第四章 背后的故事_为了“2.5毫米”

为了“2.5毫米”

“神舟七号”飞船进入太空后，实现了航天员首次出舱的活动。在这次令中国人为之骄傲的壮举背后，藏着一个关于“特殊面窗”的故事。

“2.5毫米，‘神七’头盔面窗内壁到外壁的距离，十余名科研人员走了两年。341公里，‘神七’绕地轨道离地的距离，中国人走了五千年。灿烂星汉间，华夏儿女在少有人企及的高度留下了自己的足迹，俯首回望，问天路那端，是无数科研人员热切的望眼。”这段话说的就是郑州大学橡塑模具国家工程研究中心全体科研和工程技术人员——一个优秀的科研团队。他们承担了“神舟七号”载人飞船航天员出舱头盔面窗的研制，他们不畏艰难，勇挑重担，经过两年半夜以继日的艰苦奋战，历经上百次的反复实验，攻克了一道又一道的技术难关，提前半年完成了任务，实现了那“2.5毫米”。

2005年1月，郑州大学国家橡塑模具研究工程中心接到一个任务：航天员出舱面窗的研制工作。当身在加拿大进修的国家橡塑模具工程中心副主任李倩得知此事后，立即向中心主任申长雨作了汇报。由于事关重大，大家经过认真的讨论决定：哪怕是困难再大，也要一鼓作气地承担下来。

在随后的两个月时间内，模具中心和航天所的相关人员又经过几次深入探讨，并做了大量的调研论证工作，最后达成共识：该项目由郑州大学国家橡塑模具工程研究中心和河南郑工橡塑模具国家工程研究中心有限公司联合承担，具体研发工作由郑州大学国家重点学科材料加工工程学科第一学术带头人、国家工程中心主任申长雨教授主持。

2005年3月8日，郑州大学模具中心正式投入该项目的研制工作。

郑州大学国家橡塑模具工程研究中心自1993年国家批准成立以来，分别承担和完成了国家自然科学基金、国家攀登计划、“863计划”等重点项目。能够肩挑国家载人航天的重任，全体工作人员都感到无比的荣幸。

在这样的实力之下，模具中心的科研人员在接到任务的最初阶段是轻松的，他们以为可以快速、顺利地完成这一任务。但是，当他们真正进入研制阶段时却连连碰壁，倍感压力。准确地说，用于出舱的特殊头盔，在设计和制造方面所出现的

难题，是科研人员始料未及的。

首先，特殊头盔对原材料的要求极其高。众所周知，太空环境中没有氧气、没有大气压力，同时又极端低温，有强烈的电磁辐射和粒子辐射，足以夺人性命。航天员在这样的环境中活动，可想而知具有极大的危险。而让航天员能够顺利地完成出舱任务，看清眼前的一切事物，必须保证恶劣环境下面窗的透明度、光洁度和抗应力应变度。

为此，模具中心的科研人员经过反复的材料性能实验，选取了几种原材料。然而，试制中取得的结果并不令人满意，不是在高温注射下产生变形，就是成型后面窗的透视率达不到要求。

模具中心的科研人员并不气馁，经过一次又一次的尝试最终确定了理想的原材料。

原材料的问题解决后，紧接着是攻克一系列包括面窗的使用环境、面窗的外观要求、面窗的成型要求、面窗的光学性能要求、面窗的强度要求等五大方面的技术难题。这些难题涉及温度、湿度、透明度、光洁度、厚度、压强以及光谱透射率等14个具体技术指标。每一项技术指标，都要经过六个方面的严格技术检测，包括最大注射压力、最大锁模力、最大剪切应力、最大剪切速率、平均体收缩和最大翘曲变形量，攻克难度令人咋舌。

其中，最难的要数产品的成型和性能要求。成型后的面窗必须是一个三面尺寸都不一样的非规则半椭球几何形状，厚度仅有2.5毫米，要求表面不准有任何的流痕和斑痕，还要保证透光性和防止光的折射。要做出这样一个仅有2.5毫米均匀厚度的不规则半椭球状，并确保各项技术指标符合要求，这对模具的结构设计、模具的加工精度、模具的抛光研磨、产品加工过程的控制等都提出了极其严格的要求，难度之大，可想而知。

为了尽快造出符合要求的“特殊面窗”，模具中心的10余位科研人员在两年里，夜以继日地艰苦奋战，采用中心最先进的模具加工和成型技术，历经上百次的反复实验，攻克了一道接一道的技术难关，最终于2007年7月研制出了正式样品，并初步通过了总装备部组织专家的验收。

正当大家为终于完成任务击掌相庆的时候，从总装备部反馈回来的一条意见给大家的心里泼了一盆凉水。

原来，在样品分别送

往上海、北京、武汉等地的相关科研院所做外围实验后，实验人员通过精密的检验，发现了面窗层里出现了极其细微的银纹。银纹现象是高聚物在溶剂、紫外光、机械力和内应力等作用下引起的形同微裂纹状的缺陷，光线照射下呈现银白色光泽。银纹和裂纹极其相似，随着银纹发展变粗，银纹质断裂，即成裂纹。按照航天项目的惯例，产品质量出现问题的话，全部工作必须归零，也就是说，先前的工作必须推倒重来。

“这些细微的瑕疵，虽然不会危及航天员的生命，却有可能会影响航天员对太空的观察效果，事关国家和民族的声誉。我们已向总装部门立下军令状，要确保彻底解决这一问题！”申长雨给全体科研人员下达了任务，并制定了工作方案。

在此后的日子里，模具中心的科研人员，放弃了所有的休息日，加班加点地对数百张设计图从头到尾进行了全方位的复查，甚至连一根细微的线条都不放过。

通过对成型过程中的关键理论问题和技术数据进行反复分析和验算，科研人员终于发现了问题的症结所在。紧接着，科研人员尽快对设计方案进行整改优化，并提出了最佳加工建议。在河南郑工橡塑模具国家工程研究中心有限公司的密切配合下，很快解决了“特殊面窗”的银纹现象，使产品提前半年上交到总装备部。

“特殊面窗”在航天城缝合、组装后，进行了全方位的实验，包括高低温实验、抗冲击实验、抗辐射实验、光线折射实验和耐压实验等，各项性能指标完全满足航天要求。面窗从设计、实验到生产、检验，再到最后试验，终于达到了厚度为“2.5毫米”的目标。这是10多位模具中心科研人员，历经2年多时间所取得的成就。

宇航员出舱头盔面窗科研项目的顺利完成，解决了中国航天领域一直以来没能实现的重要产品的国产化的问题，为国家自主创新和国家航天事业作出了突出贡献。

2008年9月25日晚21时10分，在酒泉卫星发射中心“神舟七号”航天发射现场，随着“长征二号F”型火箭的腾空而起，中国自行研制的“神舟七号”载人飞船发射成功，现场掌声雷动，欢呼声响彻夜空！当航天员翟志刚出舱活动时，他正是透过那2.5毫米的面窗，看到了广阔的、清晰无比的太空景象。

（本章完）