重磅 | 九天炫彩，挑战不可能——“神七”首次出舱活动回顾
今年是神舟七号任务实施十周年
十年前中国首次出舱活动的精彩瞬间每每回想起来总让人心潮激荡……
飞天霓裳：惊艳太空的璀璨时刻
2008 年 9 月 27 日 16 时 41 分 00 秒。
茫茫宇宙，浩瀚星河。
身着“飞天”舱外航天服的中国航天员翟志刚，如同一块灵动的汉白玉系在神舟七号载人飞船的身上，飘浮、移动，俯仰之间，风姿绰约，美轮美奂。
在黑暗深邃的太空背景映衬下，纯白色的航天服上金黄色的“飞天”标志格外醒目。
“神舟七号报告：我已出舱，感觉良好!”翟志刚铿锵有力的声音从遥远的太空传送到地球的每一个角落。
航天员翟志刚执行中国首次太空出舱活动任务
顿时，北京飞行控制大厅内掌声雷动。一同分享成功喜悦的，还有坐镇现场指挥的时任中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛同志。他目不转睛地看着前方的大屏幕，和全国亿万观众一起，关注着“神七”出舱活动的每一个细节。舱外服上的“飞天”二字就是他亲笔题写的。胡锦涛同志进入大厅之前，还亲自听取了我关于”飞天”舱外航天服研制工作的汇报，充分体现了党中央对载人航天任务的高度重视和关心。
此刻，在飞控大厅的侧厅，还有一位特殊的客人是来自俄罗斯的专门负责从事“海鹰”舱外航天服研制的星星公司总经理波兹涅亚科夫先生。鲜为人知的是，神舟七号任务实质上是“一中一俄”舱外服联合出舱。走出舱外的翟志刚穿的是中国研制的“飞天”舱外服，而在气闸舱辅助出舱的刘伯明穿的是俄罗斯研制的“海鹰”舱外服。波兹涅亚科夫一行是按合同专程来对“海鹰”舱外服参与此次任务进行保障服务的。此时此刻，波兹涅亚科夫先生内心是充满疑问与担忧的——他倒不会担心他们的服装会出现问题，而是不相信我们的舱外服能正常工作。
事前俄方一直猜测我们可能解剖损坏了他们的服装，或换用了他们服装的关键零部件。波兹涅亚科夫先生一行一到航天员中心，我们就让他们仔细查看了从俄方引进的舱外服，而且也让他们参观了我们生产的各种结构和部件。他难以相信自己的眼睛——不但俄方服装完好无损，而且中方全新的部组件很齐全，这竟然是在不到四年的时间里设计、研制出来的！但他仍然担心我们的服装性能能否满足要求、能否与俄方服装一起完成实际出舱任务，因为他很清楚要研制全套舱外服系统从研发周期上讲没有十年八年根本是不可能完成，而且涉及到许多非常复杂非常高难的技术要攻克。
9月27日下午6时许，翟志刚顺利完成出舱任务后不久，我方与俄方举行了一个小型的庆祝仪式，同时就俄方“海鹰”舱外航天服按合同完成任务签订了最后一份备忘录。仪式开始，波兹涅亚科夫一见我就迎上来与我热情拥抱，表示祝贺。他由衷称赞道：“这次出舱很完美，中方的舱外航天服表现非常好！你们在如此短的时间内，研制出如此高水平的舱外航天服，是载人航天史上一个很了不起的奇迹！”
背水一战：刻骨铭心的艰辛历程
“神七”任务有三大关键技术，一是舱外航天服研制；二是航天员乘组选训；三是气闸舱改造。中国航天员中心除独立承担了前两项任务外，还承担了气闸舱的部分研制工作。从一定程度上来讲，“神七”任务是对航天员中心的一次最直接、最严厉、最残酷的实战考验。尤其是舱外航天服，形象地说，它就相当于一个小型的载人飞行器，研制任务十分艰巨。
勇立“军令状”
记得立项前的一天深夜，时任载人航天工程副总指挥的胡世祥同志火急火燎地给我打来电话，就自主研制舱外航天服征求我的意见，问我能不能扛下来。因事关重大，当时我并没有肯定回复，要求给我一天时间考虑。当晚，我辗转反侧、难以入眠：作为我们从事这个领域的科研人员来说，这本是我们一直以来的愿望，也是一次绝好的机会，可从目前的基础来看，要在这么短的时间完成任务无疑是“天方夜谭”！
第二天一早，我召集骨干科研人员开会，大家都觉得这是一个艰难的挑战，但同时也是一个难得的机会，不愿错过。我们反复分析目前的优势基础和短板弱项，提出满足最低功能性能需求的初步技术路线，定下决心接受任务。当天我便向胡世祥副总指挥汇报了我们的思路，当然还有一些管理保障的要求。他非常高兴并满口承应了我们，尽管有关“决策事不过夜”、“多方案并举”等管理保障要求在实际实施过程中还是很不容易做到的。
2004年7月28日是一个值得中国航天员中心全体人员铭记的日子。这天，工程总体主持了舱外航天服自研的风险决策会。会议一直持续到下午 5 时，最终我作为当时的航天员中心主任、航天员系统总指挥兼总设计师代表中国航天员中心正式表态承担“神七”任务舱外航天服的研制工作。
从某种意义上说，这是中国航天员中心向中国载人航天工程总体、向神舟七号任务、向祖国和人民立下的特殊“军令状”。它体现了一代航天人勇者无惧的豪迈以及置之死地而后生的英雄气魄！
而这个军令状又不得不立！
在一次有关“神七”出舱任务的研讨会上，在座的专家、学者表达了强烈的愿望和呼声，他们一致认为，如果不能穿着我国自己研制的舱外航天服漫步太空，将是一个永远也无法弥补的遗憾。同时，舱外航天服技术是出舱活动的关键技术，如果这个技术无法突破，仅仅依靠国外航天服的话，出舱活动就失去了它在政治、科技上的巨大象征意义。一定要让我们自己培养的航天员穿着我们自己研制的舱外服来完成中国的首次太空行走——这个决定，在技术层面上将“神七”任务擢升到一个新的高度。
挑战不可能
舱外服技术攻关
这在当时几乎是不可想象的任务。
从时间上看，只有短短四年，而国际上的一般研制周期最少也得七八年，怎么办？
从技术上看，我们只有研制舱内服的经验，舱外航天服无论在技术、工艺、材料等上没有太多积累，很多方面都要从零开始，怎么办？
从任务上看，“神六”将于次年发射，实现多人多天载人飞行，这本身就是一个高风险、高难度的任务，同时再并举“神七”舱外航天服研制任务，怎么办？
从人员上看，由于多任务并进，加之队伍比较年轻，人员跟不上，怎么办？
四个“怎么办”把整个“神七”出舱任务，尤其是舱外航天服的研制逼到了悬崖边上，似乎无路可退，只有背水一战！
当时我们承受着巨大的压力，接下这个“烫手山芋”，从此整个队伍便没有了节假日、没有了上下班的概念。庆幸的是，广大科研人员斗志高昂，且各级领导给予了我们大力支持，特别是工程总体为此特别成立的舱外服专家组，其成员大多是载人航天领域的老专家、老院士，对舱外服研制的全过程进行指导、评审和把关，他们为舱外服的研制作出了特殊的贡献。
有人问，什么是最好的管理？那就是：把看似不可能实现的事情变成可能。面对舱外航天服研制的四个“怎么办”， 我们根据多年科研实践积累的管理经验和技术创新实践，提出了“优化资源配置、阶段合理交叉、项目迭代并行、时间量效倍增”的研制管理新思路。
为攻克舱外航天服技术难关，我们结合我国实际情况，缜密开展技术可行性分析，提出了科学合理的舱外服研制总体技术方案和实施方案，制订了“优化系统设计，注重人机工效，强化试验验证，确保安全可靠”的舱外航天服整体设计指导思想。
研制舱外航天服的一般规律不能改变，研制舱外航天服所要经历的几个阶段（立项、方案、初样、正样、生产）不能跳跃或者裁剪，但是却能做一些改进，使之更加合理、优化，在程序上采用交叉、并行等方式推进。为了保证任务的圆满完成，我们认真进行了顶层设计工作，确定了以管理线和技术线同时展开的工作模式。在管理线上，我们打破常规，引进现代项目管理机制，创新管理模式。不断压缩研发时间，确保工程进度。抓任务的组织实施、质量控制、岗位人员培训和考核、人员的定岗定位等关键环节。明确提出“目标细化，责任到人，严守节点，全程控制”的十六字方针。坚持一级抓一级，层层抓落实，做到“横向到边，不遗漏任何一项工作；纵向到底，不遗漏任何一个环节；责任到人，不遗漏任何一个岗位”。
为保证工程任务的质量，我们全面建立起了质量问题分析报告和责任制度，做到了现场人员有岗位，岗位人员有规程，分析故障有依据，排除故障有记录，事后处理有报告；严格要求岗位责任不明确不放行、试验作风不严谨不放行、指挥操作不规范不放行、技术参数不符合要求不放行、故障原因不清楚不放行、设备性能不稳定不放行、问题不归零不放行、应急预案不完善不放行。
在一次初样阶段的地面试验中，曾发生头盔面窗爆破的事故，这让我惊出一身冷汗。头盔是非常重要也是非常复杂的一个部分，有着四层的防护，即防压力、防辐射等，直接关系到出舱航天员的生命安全。这次事故引起了我们与工程总体两级领导的高度重视，将其作为工程上面的一个重大事件来进行研究处理。在舱外服专家组的指导下，研制团队定位为面窗材料与工艺问题，最后严格按航天“双五条”标准进行质量归零。
出现这次事故以后，我们再次发动大家“翻箱倒柜”找问题，“挖地三尺”查隐患，举一反三补缺陷，最终实现了“组织指挥零失误、技术操作零差错”的质量目标。
在技术线上，由于舱外航天服及其相关的验证设备设施是高科技领域的顶尖技术和装备，如果跟国外合作，既很难学到核心的东西，同时也是一种沉重的负担，因此必须走自主创新这条路子。对于从零开始的整个团队来说，舱外航天服的90多个关键部件没有一件成熟产品，无一不需要实现“零”的突破。
舱外航天服重120千克，高近2米。重而不笨、行动灵活是中国舱外航天服的一大特点。当初为了解决“飞天”服上肢活动灵活性的问题，舱外航天服的设计师们着实头痛了一把。最终的灵感却来自大龙虾：望着大龙虾浑身的硬壳还能伸屈自如，设计师们经过无数次的观察摸索，终于设计出“飞天”服关节处的样子。
飞天舱外服
正是经过这样一点一滴的摸索，我们团队先后组织完成了舱外航天服的技术设计和十大类试验设计。确定了软硬有机结合、主备份加应急三重保障的先进结构体系，确定了平褶式关节、基于OLED的先进性信息显示控制等创新性设计，尤其强调把安全设计原则和适人性设计准则贯穿于多层压力防护冗余设计、视觉防护设计、活动关节和舱外服手套设计等过程中，有效保证了舱外服的安全可靠性和良好的操作工效。与此同时，我们还创建了我国舱外服工程研制的技术研发平台、总装测试平台和工艺体系，为我国后续舱外服研制奠定了坚实的基础。
经过专家的严格评审，最终“飞天”舱外航天服的性能和技术指标非常接近美俄舱外航天服的技术水平，远远超出了我们当初承诺的技术性能指标要求。同时我国的舱外服还有一些独特的设计，对此时任航天员系统副总设计师、舱外服项目责任总师李潭秋表示：“我国的舱外航天服关节的灵活性可以说是世界一流，在数字化显控这方面也很先进和独到，完全达到国际水平；此外，头盔的设计、外层材料的设计、水升华器的设计以及各种技术的整合方面，我们也均有突破和独到之处。”
敢打敢拼的优秀团队
在航天员系统的 11 个分系统里，舱外航天服独立于其他所有分系统，实行单独管理。这意味着，舱外航天服一开始就是作为跟飞船、火箭、航天员一样的大系统来进行资源配置的。研制队伍的组织管理和斗志十分关键。
接下舱外航天服的研制任务时，“神六”任务正紧锣密鼓地进行。如何在现有人员中进行优化配置，同时确保航天员系统“神六”和“神七”任务圆满完成？我们首先抽调了时任航天员系统副总指挥刘新民和副总设计师李潭秋为主进行前期的研制工作。整支舱外航天服研制和攻关的队伍平均年龄仅 30 多岁。李潭秋当时对年轻的设计师们说：我们是国内唯一干舱外航天服的单位，相当于国家队，中国的舱外航天服一定要确保成功，我们要无愧于国家队这个称号！
2006年9、10月份，是舱外航天服“从无到有”的初样研制和生产关键阶段。它关系到整个舱外航天服能否按时按点、按质按量完成预定的目标和任务。在如此紧要的关头，为进一步充实力量，我与两线领导经过慎重考虑，调宏峰与李潭秋一起具体主抓舱外航天服研制工作。宏峰作为航天员系统副总指挥，在产品研制及试验方面有着丰富的工程经验。长期雷厉风行的科研作风，造就了他处事果敢的性格，每次讨论会、汇报会，他如一个铁面无私的法官，专挑毛病、弱处，毫不留情。从他接管任务的那一天起，每天早上一次班前会，每周一次舱外服调度会，雷打不动。用他的话说就是：绝不让“神七”任务在舱外服这里误点！
正是通过一系列的人员调整，加上在管理的体制和机制上进行了相应的强化和优化。整个研制队伍，包括全国 30 多家协作单位，组织和控制更加完善，配合更加顺畅，有力地保证了工程的进度和质量。
航天员的训练有一句话概括得很好，就是“高强度、高难度、高风险、重复训练”。每个技术动作都要练到条件反射般熟练。很多有风险的训练，科研人员总是挺身而出先自己上。第一次真人着舱外服低压舱训练就是如此。低压舱的气压和太空相似，如果我们研制的舱外服出现密封不好或其他意外，人的生命就有危险，而处置危险的时间只有 10 多秒钟。当时，许多人争着上，最后王在和黄太玮两个科研人员如愿以偿，从某种角度来说，他们也是“出舱英雄”，正是有了这样的团队，舱外航天服的研制和定型才如此顺利完美。
出舱模拟训练
奋力拼搏、无私奉献正是这个团队精神的真实写照。在“飞天”舱外服研发的一千多个日子里，研制人员生理上要承受“五加二”、“白加黑”的高强度工作压力，心理上还要经受失败和挫折的打击。有的睡在办公室长期不回家，春节要做实验都不能陪家人好好过，有的一再推迟婚期甚至引起误解，有的父母子女生病了无法照顾……
由于采用的新材料、新技术、新工艺较多，加上并行研制的超常计划，初样研制过程中出现了大大小小100多个质量问题，研制人员不分昼夜，边研制边归零。初样阶段一下出现这么多问题是罕见的，队伍中一度出现了焦躁、紧张甚至低落消极的情绪。无论是一线研制人员还是管理层，均受到生理、心理的双重煎熬。临战受命的刘向阳挑起航天服研究室主任的重任，熬夜加班是他的家常便饭，硕壮的身体也被熬得筋疲力尽；现已接替他的张万欣当时是他的副手，负责总体工作的得力骨干，是一名女将，虽身体羸弱但同男同志一道加班加点毫无怨言，曾九次晕倒在试验现场；还有个别专业骨干不堪负重，甚至发生了非常严重的心脑系统疾病，幸亏抢救及时才避免了生命危险……
“神七”任务最大的亮点和难点在出舱，航天员的训练具有很强的针对性，而航天员的训练离不开相应的设备设施，其中水槽模拟失重训练、低压舱训练和出舱活动程序模拟器训练是最具代表性的，也是技术难度最高、风险性最大的训练，号称是出舱活动的三大训练。当“神七”任务启动时，我们的模拟失重水槽、低压舱、出舱活动程序模拟器等关键设备设施都还没有着落。而随着任务的进行，这些设备设施的研发和建设也正式提上日程。虽然有一些来自国外相关设备的参考资料，但大多只是蜻蜓点水，主要的核心技术资料几乎为零。对于我们整个团队来说，“神七”任务中所面临的另一个巨大挑战就是如何保证三大设备设施的如期研发、如期建设、如期使用，以确保“神七”航天员的正常训练。
为此，中心成立了舱外服实验装备项目组，参与地面设备研制的科研人员受舱外服研制进程的鼓舞，其积极性和创造性也被最大化的调动起来。为了不让争论停留在概念表层上，他们纷纷开始行动：对相关资料进行收集和分析；对单位进行技术调研；邀请行业专家进行技术咨询……正是凭着这股拼劲和钻劲，2007 年底，亚洲最大的模拟失重水槽研制、建设完成。差不多与此同时，舱外航天服试验舱热真空部分和出舱活动程序训练模拟器也均顺利通过验收和测试。所有这些，从刚开始的摸索与尝试到最后成功通过验收和测试，只用了短短3年。我国失重环境模拟设备等与出舱训练相关设备的空白仿佛一夜之间被填补。这些崭新的设备设施崛起在航天员中心，见证着他们的艰辛付出。
2008年初，伴随着“神七”航天员初选的结束，同时呈现在航天员面前的，是已经成功通过验收的三大训练设备。一切都是如此地有章有序，如此地恰到好处，他们对时间节点、技术攻关、项目进度的掌控让人惊讶和叹服。负责航天员选拔训练的系统副总设计师黄伟芬与训练部门一道，在总结了七大类 100 多个科目训练教学的基础上，编写出中国特色的航天员训练大纲。所有这些富于创造性的成果和宝贵的经验，在“神七”飞行乘组的选拔和训练中，均发挥了很好的指导作用。除此之外，俄罗斯和美国多年的飞行经验告诉我们，在地面进行的训练越充分，在太空执行任务就越能从容不迫。因此在“神七”乘组诞生的过程中，航天员几乎是在考试与训练中度过的，选拔中带有训练，又在训练中进行考评与选拔，无论是教员还是参训航天员均付出了常人难以想象的努力。6 月份进行出舱活动程序与飞行程序模拟训练，7月份进行低压舱训练、出舱程序训练、飞行程序模拟训练，8 月份进行失重水槽训练、出舱活动训练，同时开展人、船、箭、地联合检查的专项训练，并在这个过程中对航天员的训练表现进行检验和评估。最终，确定了翟志刚、刘伯明、景海鹏为“神七”飞行乘组，其中翟志刚担任出舱航天员。
回首备战神七的历程，我深深体会到，在载人航天这个复杂的系统工程里，任何一个人的力量都是渺小的，但团队中每个人的努力与付出汇聚一起，却能形成排山倒海般的气势，无往而不胜！以“飞天”舱外航天服为代表的出舱活动技术突破是中国航天人想象力、创造力的集中体现，是中国载人航天事业大协作的成果，也进一步生动诠释了“四个特别”的载人航天精神。
面向未来：追求卓越的创新精神
“飞天”舱外服突破了出舱活动总体设计技术，攻克了活动关节、电机小型化、水升华器、无线通信等诸多关键技术，在系统数字化设计、系统集成、系统试验、出舱程序控制等方面填补了国内空白，建立了较为完整的自主研制体系。“飞天”舱外服的研制成功极大增强了广大科研人员自主创新的信心和勇气，但我们的研制团队并没有满足已有的成果，他们懂得空间站任务艰巨的考验已经摆在面前，必须不断总结经验，不断创新进取。
“神七”任务后，研制队伍便迅即投入到空间交会对接任务、空间实验室和空间站任务准备之中。尤其是空间站任务是我们载人航天工程“三步走”战略的最后目标，要打造长期有人驻留的国家级太空实验室。空间站工程要求航天员连续在轨工作生活180天以上，对人的生存生活保障挑战极大，尤其是进行出舱活动的频次更多、时间更长、执行维护维修作业难度更大，对舱外航天服的功能性能要求更高。
欢迎英雄凯旋
研制团队紧紧围绕我国空间站任务的新需求，进行了第二代舱外服研制攻关，取得了一系列新的突破：采用了高寿命材料体系提升贮存和活动寿命，提高系统可靠性；突破了通风净化系统等扩容增效关键技术，保证了单次出舱活动时长可达10小时以上；通过对活动关节结构的优化设计、提高材料性能与工艺，有效地增大了关节活动角度，降低了活动阻力矩，提高了手套的触感和灵活性；改进了结构布局，提高了在轨测试和维修的能力；增加了高清视频的实时通信功能，为出舱活动提供更迅速的地面支持，提高天地协同能力。
出舱活动高风险、舱外作业高负荷、后勤补给高代价和舱外服在轨维护高要求的特点决定了舱外服的技术发展是没有止境的。为了提高舱外服系统安全性、可靠性、作业效能和在轨维护能力，美、俄一直没有停止航天服的技术改进工作。人类探索太空的目标逐渐转向深空，载人登陆月球和火星是后续发展的必然选项，登月服、火星服等星际舱外服的新需求必将牵引新的技术突破和发展。
中国航天人正在奋起直追，必将以自强不息、创新超越的精神，在人类太空探索的壮阔画卷中留下浓墨重彩的一笔！
文/陈善广
编辑/杨若凡
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