...設計仿真 航天員 東華大學 空間實驗室 設計團隊-上海頻道-東方網

2020-11-23 東方網

  原標題:為了飛天東華這支平均年齡不到40歲的設計團隊拼上了!

  不許超重1克禁止誤差超2毫米

  

  圖片說明:東華大學「中國航天員專用服裝系列化設計」團隊中的年輕人在討論設計方案。

  

  圖片說明:工作人員在進行失重感覺模擬實驗。

  據《青年報》報導:10月17日7點30分,「神舟十一號」載人飛船發射升空,與「天宮二號」空間實驗室進行對接,兩名航天員將在軌駐留33天,這是迄今為止我國載人飛行時間最長的一次任務。萬丈高樓平地起,上九天的先決條件是「接地氣」,航天員在太空的一舉一動,都離不開地面工作人員的默默支持,其中不少是上海的青年科研人員。

  你知道「神舟十一號」的航天員景海鵬和陳冬的5款服裝是由東華大學航天員服裝研發設計團隊出品嗎?這支團隊的平均年齡還不到40歲。青年報記者採訪獲悉,除了已經和即將亮相的5套服裝外,他們此次的任務還包括設計研發保障航天員太空和地面工作生活的其他系列專用服裝。

  在太空工作和鍛鍊有不同的專用服裝

  在「神舟十一號」載人飛行任務航天員與記者見面會上,景海鵬和陳冬兩名航天員身著東華大學航天員服裝研發設計團隊研製的秋冬常服帥氣亮相外,他倆在「天宮二號」空間實驗室運動鍛鍊服裝、休閒服裝,以及返回地面後穿著的大衣,包括作訓大衣,也都是「東華設計」、「東華智造」。

  此次東華大學航天員服裝研發設計團隊擔綱的任務是設計研發保障航天員太空和地面工作生活的系列專用服裝,其中,既包括航天員在軌工作生活的工作服、鍛鍊服、休閒服、失重防護服、睡具等,還有常服、任務訓練服、專用服飾等地面任務服裝等數十個種類,這些專用服裝不僅要確保實現多項特殊功能,還要融入中國特色設計元素,為航天員增添時尚氣息。

  東華大學航天員服裝研發設計團隊是一支平均年齡不到40歲的設計團隊,由14人組成,負責人是一名「70後」,最年輕的是一名「85後」海歸女博士。他們依託紡織、服裝、藝術設計、材料等特色優勢學科,以及堅實的校企合作基礎,組建了一支集合自然科學與人文藝術、工程技術與創意設計領域設計師與專業人士的跨學科航天員服裝研發設計團隊。

  1986年出生的翟佳是一名海歸博士,去年剛剛入職,有幸被選為設計輔助工作人員之一,親眼見證參與服裝樣件試製環節,對她來說是機遇也是成長。在今年暑假,團隊成員全部投入最為熱火朝天的工作,每日無休的日子很是難忘。劉燦明副教授如今看起來生龍活虎,但在暑假他卻因連續熬夜而突發腎結石,在醫院等待手術的時候,依然不忘抱著電腦做設計工作。手術後第二天他就迫不及待回到了崗位。

  衣擺袖口自由拆卸既要考慮太空失重又兼顧幽閉空間

  據了解,除了發射和返回階段,航天員在空間實驗室都將根據工作任務的不同階段和場合換上不同類型的專用服裝,開展在軌工作、生活和運動。

  此次在軌時間史上最長,航天員的行頭絲毫不容怠慢。同時,為保障航天員正常工作與生活健康,航天員的空間實驗室任務類服裝看似平常,實際上也是大有講究。

  東華大學航天員服裝研發設計團隊劉燦明副教授主持設計的運動鍛鍊服裝,是由可拆卸組合式上衣與褲裝構成,用於航天員在「天宮二號」空間實驗室進行「太空跑臺運動、騎自行車運動」時穿著。「這樣一來,航天員就能根據自己的體感隨意調節,搭配出長袖長褲,短袖長褲,短袖長褲,以及短袖短褲四種搭配了。」

  其實,這些服裝從設計理念、樣件試製到最後的成品,需要經歷「著裝失重感覺模擬實驗室」、「服裝生理學實驗室」、「出汗假人實驗室」等多個實驗室的測試分析,被否決的方案不計其數。

  東華大學航天員服裝研發設計團隊負責人、服裝與藝術設計學院院長李俊教授告訴青年報記者,太空飛行器與地面最大區別之一在於失重,同時太空飛行器還具有空間狹窄幽閉、物品多樣等特性,因此,在設計運動服時,既要在服裝結構上滿足失重狀態下航天員肢體運動的動作變化和舒適度要求,又要兼顧與狹小空間實驗室內部環境相融的視覺感受。

  李小輝副教授曾親自穿上專用服裝,連接上各種生理參數監測傳感器,測試模擬失重條件下專用服裝的各項技術表現,「相當於把天上的任務先在地上進行演練,把問題發現、解決在地面。」

  經過反覆測評比對,最終,該系列運動鍛鍊服依據失重著裝感覺模擬艙中視覺心理學實驗分析結果,採用了不同純度藍色色塊匹配使用,動感的線條分割符合人體工學,衣擺、袖口、褲口寬鬆度都可以自由調節,衣袖、褲腿可自由拆卸組合,特殊針織面料具有良好的熱溼傳遞性、接觸舒適性,讓運動鍛鍊服既符合功能科技要求,幫助航天員通過運動對抗長時間太空失重可能導致的肌肉萎縮,同時呵護航天員調節他們的情緒和心情,在艙內光線環境下也具有時尚的外觀設計效果,成為了「太空酷跑服」。

  設計過程中,為了測評驗證運動鍛鍊服的熱溼生理舒適性、肢體運動時的工效性等指標,結合前期的中國男性人體出汗分布圖譜等服裝生理學基礎科研成果,團隊還給仿生出汗假人穿上了運動鍛鍊服,進行各種模擬運動狀態下的生物物理學測評分析。

  每天工作超18小時花於風險控制的時間遠超正常任務

  「曾經設計過那麼多服裝,被要求嚴格控制服裝重量還是頭一次。每件服裝重量超過規定1克就為不合格,特殊部位的尺寸誤差超過2毫米就要返工了。」王雲儀教授直呼「沒想到」。

  這是挑戰、是軍令,也是大家必須完成的任務。「冷靜下頭腦,我們分析發現,要滿足所有的這些技術指標要求,其實,不僅僅是服裝藝術設計領域,更需要工程技術學科力量的加入。從面輔料的遴選配伍、款式的造型構成、縫紉線跡的工藝設計、配件的定製搭配,每個細節都馬虎不得。」

  就這樣,因為載人航天任務對產品的高度可靠性要求,團隊花在測試

  和風險控制上的時間要遠遠多於正常任務的時間。在美觀性、舒適性、防護性、工效性等工程化測試平臺中模擬各種場景和使用狀況,通過對航天員專用服裝進行上千次各類整體和局部測評分析,慎之又慎地力求精準完成每項工作,尤其是更加注重服飾細節對整體狀態的影響。

  嚴格的質檢要求,讓教授們親自上陣踩起了縫紉機、站在了燙臺前,對每一根縫跡線都「絲絲入扣」、「克克計較」。大家根據人體肢體活動功能的規律將服裝分解為多個設計區域,針對各個區域的特徵進行分區設計,反覆修訂板型弧線角度,以達到肩部、腰部等各部分尺寸之間的平衡。在連續幾個月的時間裡,團隊老

  師們每天的工作時間經常超過18個小時,晚上進行設計仿真確定結構和工藝方案,白天守在工廠進行打樣,工廠的師傅們都笑稱他們「上得了講臺,下得了車間」。

  由於在軌運動鍛鍊服裝、休閒服早在9月15日已搭載於「天宮二號」空間實驗室先行進入太空,靜待「神舟十一號」搭載的航天員前來取用,而當時並沒有確定航天員乘組最終人選,所以,如何既要保持具有特色的款型設計,又必須結合一些尺寸可調節部件實現合體性,是東華團隊必須考量的問題。

  在北京接受驗收通過的那一刻,率隊前往的王雲儀教授才終於稍稍放下那顆懸著許久的心。

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