作者:肖如
6月4日神舟十四号载人飞船成功发射。
神舟十四号的飞行乘组由陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员组成,他们将在太空工作生活183天。
出征仪式上,三位航天员自信而从容,而在他们厚重的航天服外则都佩戴着一块航天员专用腕表。
神十四航天员出征
在神五飞天时,杨利伟为向人们展示太空中的失重状态,不时放开随身携带的部分物品,让它们自由悬浮,这其中有为这次飞天而准备的,由中国人自主研发的航天表。
从神五到神十四,航天表就像一位隐形的“航天员”,陪伴着航天员们一起披荆斩棘,稳步飞天,直面每一次太空环境考验,更见证着每一次中国载人航天的高光时刻。
中国也成为瑞士之外的第二个能生产制造航天表的国家。
而这是属于所有中国人的骄傲。
一块合格的航天表至关重要
在地球上,一天24小时,我们“日出而作,日落而息”,生活规律而有序。
但是在太空中,昼夜周期和飞船绕地球飞行的轨道高低相关,一天中会有16次日出和日落,90分钟就会经历一个白天和黑夜。为保障航天员的生活规律与地球同步,不至于打乱生物钟,航天员必须精准地掌握太空时间,以保证合理的作息。
在最早,航天员佩戴手表只是个人行为,苏联航天员加加林是最早在航天飞行中戴手表的人。
但在执行太空任务时,精确的时间至关重要。毫秒之差都可能产生风险,甚至造成不可挽回的灾难,所以计时仪器和设备必须精准到分秒乃至毫秒,对时间的掌控也渐渐被重视。
1970年4月17日,作为阿波罗计划中的第七次载人航天飞行任务和第三次登月任务的阿波罗13号,在距离地球20万英里的太空遭遇意外。
欧米茄超霸腕表
服务舱上的两个储氧箱之一在飞行途中突然爆炸,不得不让航天员们放弃原定计划,并采取一系列紧急措施,使飞船驶入正确的轨道,从而重新进入地球大气层。
而在进行中途轨道纠正时,在舱内部分仪器损坏的危急情况下,航天员们采用的是舱内备用计时设备,也就是一只欧米茄超霸腕表,确保了14秒的纠正轨道作业精准无误,最终航天员们平安回到了地球,美国宇航局为此还特别表彰欧米茄对整个阿波罗计划的贡献。
航天表除了作为航天员佩戴在腕上的个人装备、用于日常计时功能以外,还需要提供航天员起飞、着陆、在轨飞行、出舱行走等各阶段的特殊计时。
在神舟十二号任务中,飞亚达共交付了3个型号的航天表,分别是舱内航天服手表、工作手表和舱外航天服手表。它们分别承担了每位航天员舱内航天服检漏计时、工作辅助计时和太空行走冗余计时3个重要计时功能,其中舱外航天服手表就是直接佩戴在舱外航天服外面使用的。
所以说一块合格的航天表对于航天员来说极为重要,不仅有计时的刚需,而且是在危急时刻最值得信赖的工具,或许还可以救命。
不是所有的表都能成为航天表
由于太空环境和航天器环境的影响,成为航天表的标准极为苛刻。
经济实用的电子表因为表内的电子装置没有防宇宙辐射的屏蔽,因此容易受辐射损坏而首先被排除。
而在太空行走时,手表更要直接暴露在高寒、强辐射、高真空、微重力、高磁场等复杂恶劣的太空环境中。
所以不是所有的表都能成为航天表,只有经过特殊的加工和装配工艺才会生产出一块航天表。因此能够在太空刻下自己名字的表更是屈指可数。
航天员佩戴着航天表
怎样才能炼就一块可以飞天的表呢?
首先必须防震、耐温、耐压、耐湿、耐辐射、耐磁场,还要能够承受纯氧负压环境。
手表在上天的过程中,要经过多次增压减压的环境测试。面对地上正压、外太空负压,需要保持良好的气密性,不受外界气压的干扰,再从标准大气压的地球进入真空,更不能像气球一样“爆表”。
手表在火箭发射时的超重以及瞬时加速度为9G的振动环境中还要能保持计时精度,面对太空的-80~80℃的温差,也能经受住温度的极速变化正常工作,不会被冻住或发生其它故障。
与此同时,航天用表还要符合人体工程学的设计,因为在密封舱中,航天员的行动会受到一定的限制,手表需要特别便于操作和观看。因此航天表采用异于民用手表的尺寸设计,整个手表比一般民用手表大40%,时间指示的可见面积更是大了近一倍。
而满足这些条件,在所有类型的手表中,能够保证在不依赖任何电子设备的情况下,仍能正常运转计时的最保险的计时设备唯有机械表。
太空环境复杂、严苛,所以对航天员来说,一款可以信赖的航天表是不可或缺的装备。
中国航天表横空出世
在我国航天表研制成功之前,世界上能够生产航天表的国家只有瑞士。
2000年后,中国载人航天事业蓬勃发展。
2001年,来自深圳的飞亚达表从航天相关部门的市场盲测中,经历严苛的破坏性试验,以其超强稳定性脱颖而出,开始为中国航天员提供任务及训练用表。
由于航天表的硬性要求,手表要能承受住极端压力、温度和磁场的考验,制作难度极高。载人航天工程部门交给飞亚达的是一本厚厚的技术指标书。
飞亚达设计团队在几乎没有任何国外航天表资料可借鉴参考的情况下,独立研发,不断攻克技术难关,为了模拟各种太空极端条件,还搭建了航天表实验室,制造出符合甚至超过国家标准的航天时计,这些测试覆盖了地球上的极限环境,包括高山、冰川、磁场、跌落等等,最终他们成功地完成了第一代舱内航天服表的研制。
这款表被神舟五号带到太空遨游了21个小时,航天英雄杨利伟在起飞和着陆前用它顺利完成舱内航天服的检漏计时。
航天英雄杨利伟返回舱
为了同时满足抗冲击和轻重量的要求,在“神六”航天表中又第一次使用了太空金属钛合金,其中舱内航天服手表100克,工作手表仅60克。
2008年,神七飞天,翟志刚在太空行走,佩戴的则是舱外航天服表,手表为出舱任务提供辅助计时,更见证了中国首次“太空行走”的伟大时刻。
而为了研发这块舱外航天服表,飞亚达人整整用了3年。
神七第一次在太空行走
由于航天表是航天装备的一部分,航天员从日常训练到出舱工作都要佩戴航天表,因此他们从实际使用出发也会提出不同的要求,比如包括外观怎么设计,功能上需要哪些特别改进等等。
为此飞亚达首创45分钟累积计时,用于出舱太空行走的特殊计时;特制AM/PM显示,方便在太空中精准掌握地球时间;表圈7+1预警刻度用于指示舱外停留极限时间。同时,手表通过多项极限测试:±80℃极限温差、高于国家标准10倍的48000A/m防磁性能、加速度、冲击、振动及多次快速泄复压等试验下精准计时。
2010年,在多国共同参与的“火星-500”试验项目中,飞亚达航天表又一次闪亮登场,由中国志愿者全程佩戴。
2010年3月,飞亚达神舟七号舱外航天服表获德国红点产品设计大奖。同年,被瑞士钟表博物馆馆藏。
一切的努力都只为达到最完美。
航天表的成功离不开他
自主研发航天表,其实还离不开一个人。
2001年,飞亚达承接了研制中国载人航天工程的航天服用表任务后,手艺精细,对铜、合金、不锈钢、稀有金属、新材料等材料特质异常精通的刘中华,承担了航天表的机芯改造、装配和调校等关键工作。由于工作组从来没有过这方面的经验,所以全部从零开始摸索。
首先,耐受负80摄氏度的超低温成为技术攻关的首要难点。
因为在这种温度下,钟表内部零件之间的润滑油很快就会凝固,钟表就会被“冻”住,在当时,钟表行业通用的瑞士超低温润滑油只能耐受负60摄氏度,而且在负50摄氏度时就有凝固迹象。
刘中华在工作中
最后对全世界航空航天使用的润滑油料都进行了实验和尝试,花了半年多的时间,综合比较分子量、表面张力、粘稠度、挥发时间等指标,才挑选出最终使用的油料,保证了航天表在极端环境下的走时精度。
由于油料特殊,点油难度大。
钟表精确度的计量单位是“丝”,1丝大概是头发直径的八分之一。
点油就是在两根发丝粗细的机芯上点上一种特殊的润滑油,此时拥有高超技能的刘中华成了唯一的人选。
而为了这一天,刘中华用了27年。27年间,他每天都专注地将一个个细小的零件放进机芯里,精准地排列组合,装配、调试,让表针嘀嘀嗒嗒地走动起来。在表盘这个需要在毫厘之间精准操作的地方,不断地练习着。
尽管技艺高超,但点油却并不顺利,刚刚熬夜点油调校完成的一只表又被送了回来,刘中华和团队不停地拆洗,不停地做各种实验,一点点地尝试点润滑油的正确方法。最终经过不断重复实验,由刘中华点油的航天表陪伴着航天员成功飞天。
而在刘中华看来:“能为国家的航天事业贡献自己的一份力量,人生最幸运之事被我遇上,也算值了。”
致敬永不落幕的“勇敢时刻”
自神舟五号起到神舟十四号,飞亚达航天表已9次随中国航天员进入太空。同时飞亚达也是世界仅有的三个航空用表品牌之一。
浩瀚宇宙,无尽苍穹。
航天表在人类探索太空的历史中诞生,肩负着记录时间的重任。
而未来,也将会继续见证中国载人航天的高光时刻。
英雄无畏,勇者终会抵达更广阔的空间。
以时间为轴,致敬永不落幕的“勇敢时刻”。
致敬中国航天,致敬所有幕后的工作人员。
为了心中的星辰大海,你们的每一次努力同样都是在创造历史。
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