原标题:问天的脚步(弘扬科学家精神 这才是我们该追的星)
刘春太在工作。受访者供图
中国人拥有了属于自己的登月服。
前些天,一部由中国载人航天工程办公室发布的宣传短片向世界官宣,中国载人登月开始倒计时。动画演示中,两位航天员之间,是稳稳地插在月球表面上的五星红旗,而他们的登月服面窗闪闪发光。
近日,在郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,记者见到了动画中的登月服面窗。一眼看去,它和普通头盔面罩差别不大。其实它拥有超强功能:抵抗外太空超强辐射、超强光照和超大温差……
赋予它超强能力的人,正是刘春太和他的团队。
20年,从0到1,从1到N,航天面窗优化改进的脚步从未停止。从载人航天到月球探测,刘春太在面窗科研领域迈出的每一步,都与国家载人航天工程“问天”之旅的每一步相伴相生。
从0到1 太空之行始于足下
夜幕星河万里,是无数孩子太空梦的起点。幼年时的刘春太,也曾坐在田垄上,仰望满天繁星,“那会儿哪知道太空,就觉得神秘,为什么有那么多星星”。
刘春太是幸运的。希望他开阔眼界,父亲为他订购了不少杂志书籍,科幻小说《小灵通漫游未来》他记忆犹新。“穿上了威武的皮飞行衣以后,小虎子在我的头上安了一个圆圆的玻璃罩,我变得更加神气了。小虎子打开我胸前的氧气囊开关,氧气就从背上的气囊里流进了玻璃面罩。”主人公小灵通坐上火箭向着未来城市启程,刘春太说,我的科幻梦想也跟着出发了。
1983年,刘春太考入北京大学力学系。那时的他,还没想到自己的科研生涯将与航天紧密相连。
2005年6月,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心正式接受中国航天员科研训练中心委托,研制航天员出舱头盔面窗。
当时,这在国内是个新领域,没有经验可借鉴,甚至没有任何文献技术资料、数据来支撑。一切从零开始,敢不敢?“敢!”他们没有犹豫,“蹚着路”创起了业。
面窗作为航天员的“眼睛”,除了具备清晰良好的视野,更是航天员生命保障最关键的部件之一。任何缺陷,都会让航天员暴露在太空极端恶劣的环境中,面临失压、缺氧、低温和辐射四大生命危险。
刘春太记得,有次到国家航天中心参观,墙上那句话“航天员的生命在我的手中”,一下就击中了他的心。“航天面窗必须零缺陷!”他也给自己定下了目标。
“到了冬天,塑料都会变脆而失去韧性。但航天面窗必须承受住极端的热胀冷缩。”数千个日夜,刘春太团队一直在与极端环境“较劲儿”,化学浸泡、物理爆破、高冲击、光学控制、低温性能保持、残余应力监测和控制,各种各样的测试和实验,数不清做了多少次。
2007年6月,面窗初样产品诞生了!可是,还没来得及庆贺,在一次模拟太空环境的水下实验中,面罩出现了裂纹。那时,距离任务期限只剩很短的时间。
一切归零。那年夏天,团队全员放弃休假,四处走访专家,对设计制作全过程进行全方位追溯,连一粒灰尘都没有放过。
细密的复查之下,失败原因找到了。1个月后,团队重新建起专用生产车间,终于自主可控地研制生产出我国第一代出舱面窗产品。
“神舟七号报告,我已出舱,感觉良好。”2008年9月27日,航天员翟志刚手执五星红旗在太空漫步。
那一刻,中国成为世界上第三个掌握太空出舱技术的国家。
那一年,作为全国20家获奖单位之一,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心荣获“中国载人航天工程突出贡献奖”。
从1到N 护君逐梦探九霄
“5、4、3、2、1,点火!”2024年10月30日4时27分,搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射,将3名航天员送入太空。
从“神七”“神十二”再到“神十九”,这条中国载人航天之路,刘春太是见证者,亦是参与者。
发射、航天员出舱常常在夜间进行,刘春太也因此多了许多不眠之夜,“我自信没有问题,可实际上还是非常紧张,亲眼看了才能踏实”。
“新一代太空面窗,使用寿命更长,安全可靠性也更高。”拿起身旁的航天面窗,刘春太自豪地讲述着它的高超本领,“从‘神十二’开始,新一代面窗要经历长期的太空作业考验,面窗主要有四层结构,最里面两层充了氮气,隔热防结雾;向外第三层是压力面窗,防冲击;最外层的面窗防辐射。”
面窗还增加了一个天窗,航天员轻轻抬头就能看到更广阔的太空。团队成员指着天窗说:“视野开阔,咱理工人也很浪漫。”
如果说第一代面窗是从0到1的突破,那么,新一代面窗实现了从1到N的跨越。
相比起“神七”的短暂停留,从“神十二”起,航天员舱外作业需要7—8个小时。“长期驻留”,这四个字背后,是无数亟待攻克的新难关。
刘春太和团队一头扎进实验室,因模拟太空环境的需要,很多实验一旦开始,连续十几天不能停,他们便24小时轮班守着。
不分黑夜白昼,也没有休息日,累,根本不算什么。他们的压力,来自责任,因为“99.9%成功,0.1%没做好,那就是失败”。
责任比天大。
为了弄清楚面窗上每一个点的应力有多大,团队在无数次高低温热循环实验中寻求答案;为了让面窗拥有更高的抗老化性能,刘春太带着团队开展树脂的热稳定性研究;为了控制航天面窗的光学性能,团队创造性地建立了成型—光学性能分析和测试理论……
“不仅材料成型的过程中每个细节都需要攻关,制造过程中,怎样控制每一个工艺的参数,怎样控制材料制品的精度,都需要无数次实验来保证精准。”刘春太说。
在刘春太和团队的手中,正是如此微观的每一个实验汇聚在一起,最终组成了指向人类走出地球的宏大命题。
从N到+∞ 星辰征途无穷期
“新一代面窗应用得很好,咋还要革新?”对于这个问题,刘春太没有迟疑,他说:“每一个阶段、每一代产品,没有最好,只有更好。”
面窗优化改进的脚步,从未停止。在刘春太心里,这是一场“持久战”,只要国家战略有需要,便要一代一代地做下去。
“承担起国家战略性的任务,这才是国家队平台的职责和担当,这才是我们应该做的事。”他言语坚定。
对国家朴素而深沉的责任感从他的话语里自然流露。1984年,正上大二的刘春太参加了国庆庆典游行,当高年级师兄们打出“小平您好”横幅时,他正好处于正下方,高喊着的口号“振兴中华”便映在他心里,对科技强国的渴盼和为国争光的初心,也成为他多年来爬坡闯关搞科研的无穷力量。
“他一直在前面挑着大梁,再大的困难,他都敢于面对。”团队成员韩健记得,刘老师总是鼓励年轻人勇敢去闯,而他默默地在身后托着底,遇到问题去找他,他总能给大家指出个正确的方向。
从博士阶段便跟着刘春太,老师的言传身教让鲁智力心中的“星辰大海”化作了一条职业准则:“要做真学问。”做真学问并非易事,鲁智力从老师身上学会了坚守。6年间,他跟着刘春太埋头面窗测试任务,光学性能综合测试装备、应力测试装备、耐摩擦磨损测试装备成功面世,成为航天城检测航天面窗的专用设备。
提及团队,刘春太很骄傲:“我们这个团队很厉害、很交叉,物理、化学、材料、数学、计算机……学什么的都有,面对难题时,大家碰一碰,总能碰出解决办法。”
大力协同的科研之下,团队向更为恶劣的月球表面极端环境发起了挑战。实验室里,各项实验任务齐头并进。
韩健正和团队为登月服面窗做透光实验。“这是面罩最外层的滤光面窗,镀了一层薄薄的纳米金,可以抵抗外太空强烈的太阳辐照。”韩健说,为了这层纳米金,团队试了无数种方式,最后用上了金靶材真空溅射才成功。
登月服材料研究也在热火朝天地开展,他们要解决棘手的月尘等问题……
不仅如此,团队还服务于国家“深空”“深海”各种战略任务,探索国家战略超大超厚深腔壳体注塑成型和模具技术。刘春太希望,这些成果会在不远的将来支撑国家重大战略需求,服务国计民生。
采访快要结束时,记者让他总结一下自己的成就,刘春太摆了摆手:“荣誉,那都是团队一起挣出来的。”在他心里,每一次任务成功,就是最能慰藉他的荣耀。
太空中,神舟十九号正在轨执行任务。“中国航天的脚步正在向更深远的太空迈进,我们还得再加把劲儿。”刘春太说。(记者 樊雪婧)
人物名片
刘春太
郑州大学副校长,国务院政府特殊津贴获得者,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心执行主任,材料成型及模具技术教育部重点实验室主任,国家模具标准委员会主任委员;长期从事高分子成型加工、塑料模具优化设计与制造等领域的理论、技术和数值模拟方法的研究工作,以及国家战略领域用塑料制品的研制工作;发表SCI论文200余篇,曾获国家科技进步奖二等奖2项、中国载人航天工程突出贡献奖等多项奖励。
科学家寄语
科研要胸怀“国之大者”
持续20年,我们团队围绕国家航天战略任务,尤其是航天面窗和航天服科学问题,开展了一系列创新和支撑工作。最想和青年工作者分享的就是,科研要胸怀“国之大者”,要有勇气去攀登科学高峰,要有雄心去承担国家战略任务。
当然,国家战略的科技攻关绝不是一条平坦大道,科技创新也一定充满艰难险阻,要有意志力、行动力,去攻克最前沿的基础科学问题和技术问题;要甘坐冷板凳,十年磨一剑,真正把论文写在祖国大地上,服务国家战略和经济社会发展。
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