作者:王宇 黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2021/10/15 16:33:11
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神舟十三号载人飞船将发射
东华大学依托学科优势对接航空航天国家战略

 

神舟十三号载人飞船将于10月16日送翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员上太空“出差”,他们将成为空间站天和核心舱的第二批“入住人员”。继神舟十二号载人飞船发射之后,短短四个月间,东华大学研发设计的保障航天员太空和地面工作生活全过程的系列专用服装以及空间站任务航天员舱内用鞋再一次伴随中国航天员逐梦太空,开启为期半年的太空之旅。

“神舟十二”“神舟十三”相继飞天圆梦,作为与中国航天有着不解缘分的东华大学也迎来了学校的七十岁生日,东华大学从1951年建校伊始,就肩负起“纺织强国”的使命,因产业而生,随共和国一起成长。

东华大学坚持特色发展,依托纺织、材料、设计等特色优势学科,主动承担“神舟”“天宫”“北斗”等国家重大航空航天任务,凭借一系列“顶天立地”的科研成果,在一次又一次对接国家战略特需和服务国计民生的科技攻关中,实现了一所高水平研究型大学不可或缺的家国情怀和责任担当。

10月14日,在神舟十三号航天员与记者见面会上,三名航天员身着东华大学航天员服装研发设计团队研制的常服帅气亮相酒泉卫星发射中心问天阁。东华大学航天员服装研发设计团队为保障航天员太空和地面工作生活全过程设计了系列专用服装,其中,既包括航天员在空间站工作生活的工作服、锻炼服、休闲服、失重防护服、睡具等,还有常服、任务训练服、专用服饰等地面任务服装等多个种类,这些专用服装不仅要确保实现多项特殊功能,还要融入中国特色设计元素,成为航天员亮相世界的“太空华服”。

“中国航天员专用服装是以功能性和工效性优先,兼具美观性的多功能服装,东华大学航天员服装研发设计团队在面辅料、色彩图案,甚至服饰细部缝迹线都融入了中国特色时代元素,展现中国航天员作为中国梦的太空筑梦人和守护者的美好形象。”东华大学航天员服装研发设计团队负责人、服装与艺术设计学院院长李俊介绍说。

“千里之行,始于足下。”三位航天员“扶摇直上九万里”,“脚”上功夫一定要做好。“航天员舱内用鞋要‘柔性’保护脚部安全与舒适,同时要兼顾时尚的设计和厚重的文化。” 据东华大学航天员舱内用鞋研发设计团队负责人、东华大学国际时尚科创中心教授郑嵘介绍,舱内用鞋的设计研制整合了学校人体测量学、人体工学、材料学、三维建模、快速成型、产品设计等多个领域的学科优势,并获得了行业资源及相关合作企业和单位的支持。最大程度地应用了以人体工(效)学为基础的相关先进技术和成果,结合了足部三维扫描技术、足底压力分析、一体织造等科技,精细而全面地考虑了包括空间站的特殊环境、人体的特征、运动的需求等设计影响因素。

事实上,东华大学凭借自身过硬的“航天基因”“红色基因”与呼应国势、筚路蓝缕的奋进精神,与中国航天的渊源可谓由来已久。

学校团队为航天事业插上纺织的“翅膀”,助力“天宫一号”“天宫二号”“天舟一号”货运飞船飞天,“天宫”的“翅膀”——太阳能帆板的关键材料材“半刚性电池基板玻璃纤维网格”由东华大学纺织学院教授陈南梁团队“编织”。

陈南梁团队于2008年开始与中国航天五院西安分院空间天线技术研究所合作研发“星载天线金属网”项目。经过长期不懈的科技攻关,科研团队突破了极细金属丝合股加捻技术;创新设计制造了专用的并线、整经、经编设备和全套生产工艺;创新建立了金属网数值模拟与性能预测体系;建立了星载天线金属网生产线和联合实验室。项目产品填补了国内空白,打破国外技术垄断,极大地提高了我国高性能卫星的通讯能力,宛若航天器撑起的一把“太空伞”,为卫星顺利运行保驾护航。

二十世纪七十年代,东华大学就开始关注高性能纤维对国家航天航空等战略项目的重要作用,为碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯、聚酰亚胺等多种高性能纤维的研发奠定基础。作为航天器防热层关键材料,航天级高纯粘胶基碳纤维的性能、品质直接关系到飞行的成败。因其原料要求极高、制备技术极难,当时只有世界几个大国拥有,且对我国实行严密禁运、技术封锁。东华大学材料学院教授潘鼎领衔的碳纤维项目组临危受命,采用棉浆基纤维素为原料,先后攻克了“原丝、工艺、强度、排废”等难关,苦战四年,最终成功研制了航天级高纯粘胶基碳纤维,为我国航空航天事业提供了关键性的技术支持。这项科研成果获评2001年中国高校十大科技进展,并获2003年国家科技进步奖二等奖。

东华大学材料学院高级工程师韩文爵团队所研制的“航天飞行器高可靠钝化玻璃”成功应用于“神舟五号”载人飞船,将该种玻璃用在控制系统大功率整流器件上,能提高大功率整流器I/V硬特性,抵抗太空中因过高高温和过低低温变化剧烈引起的炸裂,还能防止太空光子、中子、质子等粒子的强辐射,保证控制精度和显示成像,陪同我国航天英雄杨利伟首次飞入太空。

此外,学校团队还为航天员排忧解难。贴心、温暖的“太空马桶”了解决载人飞船的生活大难题。二十世纪九十年代初,载人航天工程研究项目立项伊始,东华大学化工生物学院教授袁琴华团队从“零”开始,瞄准了日常小事中的大课题,开展多学科攻关,最终研制出“太空马桶”——“HYF”尿收集与应急大便收集装置,将研发的航天卫生材料成功应用到航天员的太空生活中。“太空马桶”不仅可以满足航天员正常的排尿、排便需要,做到快速吸收,保持内裤的表面干燥,同时还能抗菌除臭,有效吸收排泄物中的氨成分,确保宇航员皮肤不受到任何感染,大脑不受到有毒气体的刺激。

学校团队为舱外航天服“穿上”最外层“盔甲”。比皮革还要柔软,比镜片还薄,比手机还轻,却能像“盔甲”一样保护神舟七号的航天员太空行走的安全。早在2001年东华大学承担了该关键材料的研发任务,就对舱外航天服最外层的那层核心“盔甲”进行了研发。舱外航天服需要为航天员出舱活动提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温湿度,以保障航天员的生命活动需要;航天服还要具有足够的强度,防止辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害,保证航天员的工作能力;航天服还能提供可靠供有效保障及遥测通信保障等。

舱外航天服是世界上最昂贵的“服装”也是高科技领域的尖端技术代表。其实舱外航天服相当于一个独立的载人航天器,不仅飞船的功能都要有,在重量、体积和功耗上的要求甚至比飞船更高。

东华大学服装学院教授张渭源团队所研制的暖体假人系统能替代航天员在模拟外太空条件下进行舱外航天服、液冷服等的生物物理学评价,为我国第一代舱外航天服的定型及装备获取工程数据。

 
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