推进舱、电源、对接机构、测控通信……在由中国航天科技集团上海航天技术研究院承担的研制任务中，航天人不仅攻克了国产化材料应用的重重难关，为载人航天提供强大的电力保障，还打造了安全可靠的对接机构，为航天员自如进入天宫二号架设了一道安全可靠的太空通道。

　　太阳电池翼国产化率超九成

　　“以往神舟系列飞船太阳电池翼使用的原材料主要是进口，但这次超过九成以上是国产材料。”神舟十一号电源分系统技术负责人沈冰冰介绍，从2013年开始，国外技术封锁，我们开启了自主研发道路。

　　“材料的稳定性是关键。起初，我们对国产材料特性和工艺特性都不了解。”沈冰冰介绍，研制团队花了一年多时间调研原材料，通过各种仿真实验确定材料的特性。

　　“力学上要求太阳电池翼在轨的时候承受一定的力。”沈冰冰说，起初力学实验中，结构支撑部分总达不到要求。自2014年开始，团队通过不断对比选型和采取措施，最终完美解决了这一问题。神舟十一号不仅启用了新的国产化材料，其量级更是大于一般卫星。神舟十一号电源分系统的基板几乎全部进行了国产化“改造”。

　　从确定方案，把关方案的正确性和可行性，到通过反复的地面疲劳试验、强度试验，及仿真飞行试验验证、工艺试验，将太阳电池翼的稳定性做到最大化。最终，神舟十一号的“翅膀”在元器件上达到了90%以上国产化，成为目前国内所有卫星型号中国产化最彻底的型号。“从某些指标来看，比如力学性能，国产材料比进口材料还略有提升。”

　　在轨运行30天，对电源系统是一场大考。沈冰冰介绍，当神舟十一号和天宫二号对接停靠后，部分设备停止工作，届时整个飞船的负载将减小至40%，蓄电池在长期小负载情况下不断充放电，产生记忆效应，一旦负载又增加回到额定负载，就会出现蓄电池供电能力不足的问题。为使蓄电池“失忆”，设计师通过大量地面长期试验，最终摸索出了一条和神舟十一号工作状态相匹配的充电曲线。

　　“我们电源不比其他分系统，需要时时刻刻监控飞船。飞船、航天员都在天上，必须每时每刻盯着电源的数据，掌握飞船的工作状态，一旦出现问题立刻处理。现在做神舟十一号电源系统参与飞船监控的设计师6人，30天、每天12小时两人不停翻班，这对队伍相对苛刻，但也是一种挑战。”沈冰冰坦言。  

　　用工匠精神缔造 “太空之吻”

　　神舟十一号与天宫二号对接，通道打开后，航天员就相当于进入了一个大的密封舱。要保证航天员在舱内的安全，整个密封舱的密封性就变得非常重要，要保证密封性，密封圈就成为其中的关键点。

　　神舟十一号上面的密封圈是一个“T”型的密封圈，据主管密封圈的设计师杨国栋介绍，密封圈的技术攻关是从2002年开始的，一直到2008年单件产品攻关才结束。随后开始了与整机的各种验证试验，在整个攻关过程中，遇到的难题数不胜数，做过的各类试验不计其数。最终采用了目前的这种外形和尺寸，确保密封圈在空间不受力的情况下，不会自动脱落；橡胶不会因为恶劣的空间环境作用而失效；也不会因为恶劣空间温度环境的持续作用而从安装框里脱落。

　　在太空中实现两个重达8吨多的飞行器对接，就好比在完全失重的环境下闭着眼睛“拧螺丝”——12把对接锁必须同步锁紧。庞大的舱与舱之间，要天衣无缝地结合必须时刻保持平稳。

　　对载人航天对接机构总装组组长王曙群来说，对接二字几乎是职业生涯的全部。5年前，神舟八号和天宫一号载着由王曙群带领的团队亲手装调的对接机构，在太空上演了一场完美的“太空之吻”，使我国成为继俄罗斯之后第二个掌握对接机构装调技术的国家。5年后，他参与研制的天宫二号与神舟十一号对接任务，又接受了新的挑战。

　　“太空之吻”没有彩排，数十年工作一朝验收，要么满分要么零分，更何况还关乎航天员生命。

　　“简单说，对接机构是个机电一体化设备，分两部分，一个是目标件，放在天宫里；一个是运输件，放在神舟飞船里，两个加起来得500多公斤。”王曙群把这个高精尖的仪器戏称为“圆框”。框里有100多个测量动作、位置、温度的传感器，近300个传递力的齿轮，1万多个紧固件，数以万计的导线、接插件、密封圈和吸收撞击能量的材料等。王曙群的团队就是用数十年如一日的工匠精神将一根根线、一颗颗螺钉手工安装成可以在太空漫步的机构。

　　“与之前不同，这一次我的主要任务是带团队。”如今，王曙群想把之前的技术储备做成行业标准，复制到更多型号上去。

　　贴心设计让航天员舒适操作

　　交会对接完成后，航天员将进入天宫二号工作、生活，开展相关空间科学实验。对设计师们来说，产品的细节设计之处尽显人性化。

　　在对接机构研制之初，为了便于航天员在不同飞行器之间自如进出，设计师们对标国际先进，研制能与国际空间站相匹配的异体同构周边式对接机构。周边式对接机构适应性强、承载能力大，但是重量大、对接初始条件要求严格、构造复杂。许多缆线、组件、接插座、管路都必须安装在机构的周边，十分有限的位置导致系统集成难度很大，但是设计人员最终克服困难,从刚度、强度要求进行布局设计，并参照人机工效学等方面综合设计了一个直径达80厘米的圆形通道，航天员在太空中就是通过这个通道进入天宫二号。

　　为了确保航天员在通道内能够顺利通行，设计师们在地面进行了各类模拟试验，其中一项就是请一位一个身高1.8米、体重165斤的飞船工程师进行了现场穿越验证。

　　据神舟十一号对接机构主任设计师姚建介绍，在对接机构的故障模式的设置中，有14项可以让航天员通过指令面板参加故障的处理，而唯有捕获锁解锁一个需要航天员手动操作。在对接机构中有3对这样的捕获锁解锁按钮。对接机构捕获锁解锁是在两个飞行器分离前进行，一般情况下，由地面发送指令解锁，但一旦出现解锁故障，航天员可以采用手动解锁。为了防止误动作，解锁按钮需要两只手指用15N的力量从两边往中间同时挤压，再提起操作杆才能完成。

　　为了便于航天员寻找着力点，手动解锁按钮的外形设计是球形的。研制团队多次与航天员面对面交流，对他们进行相关原理的培训，安排他们参观相关产品，听取他们的意见和建议。

　　在部件的外形设计中杜绝锐边，舱内的各种材料的选取都采用无毒、无异味的材质，避免对航天员的身体造成各种潜在的伤害。在舱内显示飞船的状态的面板上，不同阶段的数据采用白色和绿色两种颜色来显示，便于航天员分辨。

　　航天员服功能要强式样要帅

　　航天员身着的秋冬常服也是上海制造。来自东华大学的研发团队设计的宇航服覆盖了航天员在太空和地面工作生活的全过程——包括航天员在轨工作生活的工作服、锻炼服、休闲服、失重防护服、睡具等，还有常服、任务训练服等地面任务服装等数十个种类。各类航天员服在实现特殊功能的基础上，还融入了中国特色设计元素和时尚气息。

　　以一款运动锻炼服装为例，考虑到既要满足失重状态下航天员肢体运动的动作变化和舒适度要求，又要兼顾狭小空间实验室内的视觉感受，服装最终选择了衣袖、裤腿可自由拆卸组合，衣摆、袖口、裤口宽松度都可以自由调节，特殊针织面料具有良好的热湿传递性、接触舒适性、卫生清洁性能，成为名副其实的“太空酷跑服”。

　　即便是航天员在地面穿的秋冬常服，东华大学的设计师们也颇费思量：一方面突破以往单一用色模式，深浅明暗的变化搭配，让服装看起来更有层次感；另一方面，前肩隐喻航天飞行轨迹的“S”型弧线与前胸象征胜利的“V”型直线拼条呼应，呈现粗细曲直和谐之美。

　　东华大学航天员服装研发设计团队负责人、服装学院院长李俊教授介绍：“制作一件普通成衣往往需要经历调研、企划、造型设计、原辅料采集与结构设计、工艺开发与样衣试制等十多个环节数十道工序。航天员服装对功能和品质的要求会更高，专用服装的研发设计几乎跨越了整个纺织、服装、产品设计、材料等多个学科和全产业链。”

　　为了在地面研发太空衣，东华团队专门设计建成“着装失重感觉模拟舱”，在地面模拟测量航天员在失重操作状态下服装的表现及航天员生理响应、心理感受。 

　　本报记者 叶薇　张炯强