“5,4,3,2,1，點(diǎn)火！”4月25日20點(diǎn)59分，神舟十八號載人航天飛船順利升空。

在實(shí)驗室里遠程看著(zhù)這一刻，鄭州大學(xué)副校長(cháng)、鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心執行主任劉春太百感交集：“從神七、神九、神十、神十一……到今天的神十八，看到三位航天員再次戴著(zhù)我們研制的航天面窗執行新的任務(wù)，我還是像第一次那樣，緊張、高興、自豪。”

在軌駐留期間，神十八乘組將穿著(zhù)艙外航天服，實(shí)施6次載荷貨物氣閘艙出艙任務(wù)和2到3次出艙活動(dòng)。而航天服頭盔上的面窗依然是由鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心研制。這個(gè)面窗可不是一塊兒普通的透明材料，這里邊兒有著(zhù)大學(xué)問(wèn)。

在鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心產(chǎn)品展區，記者見(jiàn)到了此次航天員出艙佩戴的同款面窗。沒(méi)有燈光與布景，它們一字排開(kāi)，陳列在藍色絨布上，靜靜地展示著(zhù)無(wú)言的輝煌。

從“神七”的第一代出艙面窗，到目前正在用的第二代太空工作站艙外航天服面窗，劉春太對它們如數家珍：“從神十二到神十八，我們叫新一代的航天面窗，那這一代面窗呢主要是四層結構，里面兩層呢是充了氮氣的，防結霧；再外層第三層，我們叫壓力面窗，防沖擊；最外層這個(gè)面窗主要是防這個(gè)太陽(yáng)的輻照。還有一個(gè)就是我們?yōu)榱嗽黾雍教靻T的視野，我們上面還有天窗，航天員可以抬頭看看更廣闊的星空。”

而十九年前，鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心對航天面窗的研制還停留在零經(jīng)驗。

從零到一的突破，第一代出艙面窗叩開(kāi)浩瀚宇宙的大門(mén)

“神舟七號報告，我已出艙，感覺(jué)良好。神舟七號向全國人民、全世界人民問(wèn)好。”時(shí)光回到2008年9月27日下午，航天員翟志剛即將執行出艙任務(wù)。

“當這個(gè)艙門(mén)緩緩打開(kāi)，航天員戴著(zhù)面窗慢慢地走了出來(lái)，我們的心情啊是非常非常地激動(dòng)，也非常地驕傲，當然也充滿(mǎn)了不安。當航天員重新回到我們這個(gè)太空艙里面的時(shí)候，我知道，我們成功了！”

時(shí)隔多年，再回想起那個(gè)時(shí)刻，劉春太眼角有些濕潤。“我們團隊負責人申長(cháng)雨院士當時(shí)正在現場(chǎng)，當航天員出艙的時(shí)候，他說(shuō)‘他的腿都是軟的’。成功了，就是為國爭光，如果失敗了，我們就是民族的罪人。”

2005年6月，鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心正式接受中國航天員科研訓練中心委托，研制航天員出艙頭盔面窗。“當時(shí)呢，沒(méi)有任何經(jīng)驗可以借鑒，我們毅然接下了這項任務(wù)。從材料的選型、模具的設計、工藝的優(yōu)化等等，一切都是從零開(kāi)始。”劉春太說(shuō)。

宇宙浩瀚迷人，但是同樣伴隨著(zhù)氣壓大、輻射強、晝夜溫差大等危險，這些都對航天面窗的材料和設計提出了異常苛刻的要求。

作為航天服最薄弱的環(huán)節，面窗就像航天員的“眼睛”，不僅要給航天員提供清晰、良好的視野，更是航天員生命保障最關(guān)鍵的部件之一。“如果我們的面窗有一點(diǎn)點(diǎn)，哪怕一點(diǎn)點(diǎn)的缺陷，我們航天員的生命都會(huì )受到威脅，因此呢我們在整個(gè)工作中要做大量的地面考核實(shí)驗，特別是一些惡劣環(huán)境的實(shí)驗。”劉春太介紹到。

鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心教授韓健說(shuō)，每次做模擬太空環(huán)境的高低溫測試，大家都要連續十幾天24小時(shí)輪流值班，觀(guān)察情況、記錄數據。“太空中的溫度環(huán)境是極端惡劣的。因為沒(méi)有空氣傳熱和散熱，受陽(yáng)光直接照射的一面，溫度可能高達100℃以上，而背陰的一面，溫度可以低到-100℃以下，所以航天面窗必須要承受住極端的熱脹冷縮，來(lái)保證沒(méi)有缺陷產(chǎn)生。”

歷經(jīng)近千個(gè)日夜、數百次實(shí)驗，他們終于在2007年6月，研制出了面窗初樣產(chǎn)品。然而，正當大家為終于完成任務(wù)擊掌慶祝時(shí)，一次水下極端試驗，猶如晴天霹靂傳來(lái)：產(chǎn)品在一次完全模擬太空環(huán)境的實(shí)驗中出現了缺陷。

一年多的心血付之東流，等待他們的是冷冰冰的“歸零”。“我們國家戰略產(chǎn)品呢，一旦歸零，那你是一個(gè)非常慘的一個(gè)狀態(tài)，就重新又從零起點(diǎn)開(kāi)始做。”劉春太說(shuō)。

彼時(shí)距離規定的任務(wù)完成時(shí)間只剩下短短三個(gè)月。要一切推倒重來(lái)，任務(wù)重，要求高，如何完成？團隊所有的人都感受到了前所未有的壓力。“那年夏天，我們放棄了假期和雙休日，四處走訪(fǎng)專(zhuān)家，對我們的設計從頭到尾進(jìn)行全方位的復查，連一根微小的線(xiàn)條都沒(méi)有放過(guò)。”

幸運的是，他們找到了失敗原因，也有了改進(jìn)措施。2007年7月，短短1個(gè)月時(shí)間，研發(fā)團隊重建了5000平米的航天面窗專(zhuān)用車(chē)間，并找到一個(gè)國家專(zhuān)用平臺，把材料從原料、成型裝備、模具設計、加工工藝等各個(gè)環(huán)節，在-100℃到100℃環(huán)境中的性能全部測試了一遍。

一次次失敗，一次次從頭再來(lái)。兩年多時(shí)間，鄭州大學(xué)科研團隊終于生產(chǎn)出我國第一代自主研發(fā)的出艙面窗產(chǎn)品。在最終的檢驗時(shí)刻，看著(zhù)航天員翟志剛帶著(zhù)五星紅旗在太空漫步招手，劉春太激動(dòng)地說(shuō)：“那一刻，中國成為世界上第三個(gè)掌握太空出艙技術(shù)的國家，浩瀚的宇宙，從此向我們國家打開(kāi)了大門(mén)。”

從1到100的跨越，成功研制太空長(cháng)期駐留的航天面窗

2008年，鄭州大學(xué)國家橡塑模具研究工程中心團隊，榮獲“中國載人航天工程突出貢獻獎”。

還沒(méi)有來(lái)得及好好慶祝，他們又接到了新的任務(wù)——研制航天員太空長(cháng)期駐留的航天服面窗。“‘神七’出艙，我們的五星紅旗首次飄揚在太空，但是呢，整個(gè)過(guò)程只有17分鐘多，并沒(méi)有經(jīng)歷長(cháng)時(shí)間的考驗。”

如果說(shuō)第一代面窗是從0到1的突破，那么第二代面窗則要實(shí)現從1到100的跨越。劉春太說(shuō)，長(cháng)期駐留，短短四個(gè)字，卻對航天面窗的結構性能提出了更高的要求。“我們材料成型呢講究宏觀(guān)成型、微觀(guān)成性，高分子材料作為一種大分子材料更是復雜，它就像一團亂麻。在成型的過(guò)程中我們要控制材料的高分子鏈的分布，我們要通過(guò)我們的模具設計，我們材料的工藝來(lái)實(shí)現，因此，每個(gè)細節都需要攻關(guān)。”劉春太說(shuō)。

為了提高航天面窗的抗老化性能，他們專(zhuān)門(mén)開(kāi)展了樹(shù)脂的熱穩定性研究，并在世界上首次建立了成型-光學(xué)性能分析和測試理論。2012年，鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心科研和工程技術(shù)人員成功研制出了新一代航天面窗，使航天面窗有了更長(cháng)的壽命、更高的安全可靠性。“我們制造一個(gè)產(chǎn)品呢，需要非常非常多的工藝環(huán)節，包括我們從原始的材料的這個(gè)環(huán)節、包括我們成型的環(huán)節……當然，材料制品出來(lái)以后，還有鍍膜的環(huán)節，我們怎樣控制它的材料制品的精度，怎樣控制每一個(gè)過(guò)程的工藝參數，這里面呢，每一個(gè)都不能出錯。”

隨著(zhù)科技含量的快速提升，保密的要求也越來(lái)越高，劉春太無(wú)法給記者介紹從一到百這個(gè)過(guò)程的更多細節。只能用航天科技人那一絲不茍的精神去為產(chǎn)品質(zhì)量立下保證。

2021年，神舟十二號、神舟十三號載人飛船先后成功發(fā)射，在這兩次任務(wù)中，航天員戴著(zhù)由鄭州大學(xué)國家橡塑模具研究工程中心團隊研制的新一代艙內服面窗及出艙服面窗，兩次在艙外作業(yè)時(shí)間均超過(guò)6個(gè)小時(shí)，刷新了中國航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時(shí)間的紀錄。

目標星辰大海，下一代航天面窗研發(fā)已經(jīng)啟動(dòng)

“中國載人月球探測工程登月階段任務(wù)已啟動(dòng)實(shí)施，總的目標是，2030年前實(shí)現中國人首次登陸月球……”2023年，在神舟十六號載人飛行任務(wù)新聞發(fā)布會(huì )上，中國載人航天工程新聞發(fā)言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強宣布中國航天的腳步將向更深遠的太空邁進(jìn)，這對航天面窗提出了更高要求。

當前，劉春太帶著(zhù)年輕的科研團隊走上航天面窗新的研發(fā)征程。“我們研發(fā)航天面窗的過(guò)程，跟我們國家的載人航天工程三步走戰略是相伴的。從零到一，從一到一百，再到走向深空，在不斷攻堅克難的過(guò)程中，我們也感受到中國航天事業(yè)的偉大。”

外太空沒(méi)有地球磁場(chǎng)保護，宇航員要面對的，是相當于核爆炸甚至更強的太空輻射等多重挑戰，這對第三代航天面窗的研發(fā)提出了更高的要求。

“這就是航天員戴的最外層的濾光面窗，它鍍了一層薄薄的納米金，就是要抵抗外太空強烈的太陽(yáng)輻照，使航天員在太空中既能得到保護，又讓他視野看得比較清晰，感覺(jué)比較舒適。”實(shí)驗室里，鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心教授韓健正帶著(zhù)他的博士生團隊做透光實(shí)驗。看似只是在透明面窗外鍍上一層薄薄的納米金，但需要解決的難題并不少。“每一個(gè)階段、每一代產(chǎn)品，沒(méi)有最好，只有更好。”韓健說(shuō)。

劉春太說(shuō)，盡管目前已經(jīng)攻克了關(guān)鍵技術(shù)，但新產(chǎn)品能不能通過(guò)經(jīng)過(guò)最終考驗，還要大量論證。對此，實(shí)驗室也搭建了全國唯一的一臺月面環(huán)境模擬器，正在圍繞一些挑戰性的問(wèn)題開(kāi)展一些攻關(guān)。

“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還。”1965年夏天，毛澤東重上井岡山，寫(xiě)下這闋《水調歌頭》。彼時(shí)，中國航天還只是一紙藍圖。如今，飛上九天這個(gè)浪漫的夢(mèng)想正在一步步變?yōu)楝F實(shí)。而這飛天夢(mèng)想中，蘊含著(zhù)無(wú)數航天人的堅守和奉獻。航天面窗，一個(gè)看似簡(jiǎn)單的小部件，卻是這種精神的大寫(xiě)照。（大象新聞 記者 成書(shū)麗 王含冰 趙北 和方遠?????????）