7月4日，中國航天員時隔13年再次出艙，漫步太空。這一次出艙時間將近7個小時，圓滿完成了艙外活動相關(guān)設(shè)備組裝、全景相機(jī)抬升等任務(wù)，兩位出艙的航天員劉伯明和湯洪波與留在艙內(nèi)的指令長聶海勝和地面飛行控制人員配合默契，圓滿完成了這次的出艙活動任務(wù)，而在他們成功完成任務(wù)的背后，是一個又一個精巧的設(shè)計(jì)。

7月4日上午8時11分，在距離地面300多公里的太空軌道上，中國航天員劉伯明和湯洪波經(jīng)過仔細(xì)準(zhǔn)備，穿戴好飛天艙外服，打開出艙門，開始空間站階段我國航天員的第一次艙外之旅。

2008年，我國航天員第一次出艙時，航天員在打開艙門的環(huán)節(jié)，因?yàn)榕搩?nèi)泄壓不徹底，遇到了門打不開的問題。針對這個問題，航天工程師們經(jīng)過了大量分析和試驗(yàn)，增加了特別的設(shè)計(jì)。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 羅文成：開艙門的時候，如果要泄到和外太空完全一致需要很長的時間，為了節(jié)省時間，最后留有一定的余差，大概在這個基礎(chǔ)上要開門，我們針對這個問題進(jìn)行了舉一反三，先用助力手柄把門撬開縫，讓大氣順著縫盡快地排出去，這樣的話，后面就很順暢就開了。

出艙的過程更加順利了，對于航天員出艙后的活動，天和核心艙也專門為他們準(zhǔn)備了出行專車——機(jī)械臂。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)機(jī)械臂產(chǎn)品副總師 高升：有機(jī)械臂輔助的話，能夠減少航天員體力消耗。航天員出艙體力消耗還是很大的，人坐車和人走路一樣，雖然都能達(dá)到目的地，但是坐車還是比走路要快。

機(jī)械臂的使用是我國空間站任務(wù)要驗(yàn)證的關(guān)鍵技術(shù)之一，運(yùn)送出艙航天員到指定位置是它重要的功能，但是，發(fā)射入軌時，機(jī)械臂上本身并沒有安裝給航天員搭車的工具，航天員要搭上這趟順風(fēng)車，出艙的第一件事要先給自己安個座。

航天科技集團(tuán)五院空間站總體總裝副主任設(shè)計(jì)師 刁常堃：第一次出艙的時候，腳限位器操作臺、通用把手、電動工具需要提前放到節(jié)點(diǎn)艙，兩套航天服提前做好氣密性檢查，還有相關(guān)的一些準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作完成以后，再把三象限的艙門打開。

航天科技集團(tuán)五院總裝與環(huán)境工程部空間站艙外維修工具負(fù)責(zé)人 傅浩：第一個動作是把腳限位器從艙里移到艙外去，兩個作用，第一個是用來固定航天員的兩只腳，一只腳進(jìn)去之后，另一只腳才能進(jìn)去，兩只腳不能同時進(jìn)去，也不能同時出來，同時脫出來會有風(fēng)險(xiǎn)。另外根據(jù)航天員實(shí)際操作需求進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，裝好之后，把艙外操作臺裝上，它的主要工作內(nèi)容就是為了把需要維修的設(shè)備或者是使用的工具，能夠把它停放到位，轉(zhuǎn)移到我們的操作點(diǎn)。

一切準(zhǔn)備就緒，劉伯明成為了中國空間站機(jī)械臂的第一位乘客。這個總長10米的機(jī)械臂就像人的胳膊一樣，有肩部、肘部和腕部三個關(guān)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)7自由度的運(yùn)動。在此之前，航天員除了利用模擬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行過訓(xùn)練，真正發(fā)射上天的機(jī)械臂和航天員的配合還是頭一次。

核心艙發(fā)射入軌后，已經(jīng)進(jìn)行了多次機(jī)械臂的試驗(yàn)，并對這次出艙進(jìn)行了全流程驗(yàn)證。此次機(jī)械臂的使用，主要是由地面飛控中心進(jìn)行控制，但是在太空中，留在艙內(nèi)的航天員聶海勝也需要在核心艙的機(jī)械臂操作臺上實(shí)時監(jiān)控，進(jìn)行微調(diào)。

就在機(jī)械臂運(yùn)送劉伯明的時候，湯洪波從節(jié)點(diǎn)艙的出艙口沿著艙壁出發(fā)，利用艙壁上的扶手，向指定位置移動。這次出艙的核心任務(wù)之一就是要將一個攝像頭架高，更好地觀察核心艙的情況和機(jī)械臂的運(yùn)動。

在兩位航天員的腰部，可以清晰地看到還有許多外掛的工具。載人航天工程進(jìn)入空間站階段后，航天員出艙活動涉及各種類型的機(jī)械拆裝工作，設(shè)計(jì)師們一共為他們設(shè)計(jì)了26種工具，共132件，供航天員出艙時使用。此次任務(wù)，他們用到了其中的8種。

在調(diào)整攝像頭的過程中，航天員一共要拆裝15個螺釘，這也是今后空間站出艙任務(wù)中最高頻的動作。為了輔助航天員在太空里完成這個任務(wù)，在所有的艙外工具中，唯一的一個電動工具就是電動螺絲刀。雖然它個頭大，有10斤重，但在太空的微重力環(huán)境下，重量并不是問題。

通過天地協(xié)作、艙內(nèi)艙外配合，航天員圓滿完成了全景相機(jī)抬升的任務(wù)。下午2點(diǎn)57分，兩位航天員圓滿完成了艙外活動相關(guān)設(shè)備組裝、全景相機(jī)抬升等任務(wù)，安全返回。這是對航天員數(shù)十年如一日的刻苦訓(xùn)練最好的肯定，也是對航天工程師們精心打磨的航天產(chǎn)品的最大的肯定。大到飛船、空間站、機(jī)械臂，小到一把螺絲刀、一個螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)和制造，航天專業(yè)設(shè)備一步步發(fā)展，服務(wù)不斷升級的載人航天任務(wù)。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 羅文成：神七出艙主要驗(yàn)證出艙的能力，這次出艙是結(jié)合任務(wù)開展整個任務(wù)流程的驗(yàn)證，這次是質(zhì)的飛躍。

航天科技集團(tuán)五院總裝與環(huán)境工程部空間站艙外維修工具負(fù)責(zé)人 傅浩：研制過程中，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)直接可以借鑒，拿過來用，都是從設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化、人機(jī)工效的驗(yàn)證和最終的試驗(yàn)驗(yàn)證，最后做出了能夠真正滿足上天需求。

隨著我國載人航天工程任務(wù)的一步步增加，產(chǎn)品逐漸增多，研究、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不僅來自航天專業(yè)部門，更多科研院所、大專院校也逐漸參與進(jìn)來。在航天員出艙活動時，在湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院的一個工作室里，擠滿了觀看直播的老師和學(xué)生。他們除了關(guān)注航天員的一舉一動之外，更是對航天員的出艙服特別留心。

此次兩位航天員出艙所穿的都是我國自行研發(fā)的飛天出艙服，和13年前的出艙服相比，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)、服裝壽命和工效能力等多項(xiàng)改進(jìn)。除此之外，出艙服的外形也進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。 湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院羅建平帶頭的智能裝備科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多輪比拼后成功參與到了出艙服的設(shè)計(jì)中，航天員手臂上的細(xì)帶條紋就是他們的創(chuàng)意。

湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院助理教授 羅建平：它來源于敦煌壁畫里面飛天的元素，九色鹿飄帶和祥云、鳳凰幾個意象的綜合。用細(xì)飄帶來展示是因?yàn)橛蒙钌嗟脑挘栒丈涞臅r候熱量會聚集太多，飄帶有一個版本是藍(lán)色的，有一個版本是紅色的，地面人員通過他們穿的服裝顏色來分辨。

不過，艙外服并不僅僅是服裝，更是一個濃縮的微型航天器，對美的追求只能是設(shè)計(jì)的一部分，更需要從功能上考慮航天員使用的安全性和便捷性，這在一開始，給團(tuán)隊(duì)帶來了不小的難題。

湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院助理教授 羅建平：因?yàn)楹教旆@件事離我們生活太遠(yuǎn)了，最開始也把它想得簡單了，第一輪方案轟轟烈烈這種狀態(tài)拿過去，跟航天狀態(tài)沒有對接上，我們花很長時間都是在做無用功。后面申請機(jī)會見航天員，問一些相關(guān)的問題，他們給我們一些解答，對我們啟發(fā)非常大。航天服必須要有系統(tǒng)的思維，哪怕是外觀也要從系統(tǒng)去考慮，不是獨(dú)立為服裝做一個裝飾，裝飾都是從系統(tǒng)角度考慮問題。

對載人航天有了更多了解后，團(tuán)隊(duì)漸漸摸準(zhǔn)了方向，除了對出艙服的整體外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，也從功能的角度提出了工業(yè)設(shè)計(jì)方面的建議。此次出艙服頭頂新增的攝像頭模塊的外形就是由他們負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的。

為了更好完成任務(wù)，團(tuán)隊(duì)還和湘潭大學(xué)、清華大學(xué)等院校的工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)交流。除了攝像頭模塊，他們還對航天服胸前的兩個控制臺外形進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)并被采納到最終的方案中，所有參與項(xiàng)目的師生對工業(yè)設(shè)計(jì)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用有了全新的理解。

航天員出艙是載人航天任務(wù)皇冠上的明珠，意味著高技術(shù)難度，需要高協(xié)同配合，背后是所有載人航天工程參與者的努力和心血。中國載人航天工程空間站階段首次航天員出艙旗開得勝，首次檢驗(yàn)了我國新一代艙外航天服的功能、性能，首次檢驗(yàn)了機(jī)械臂與航天員間的協(xié)同性及出艙活動相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動的順利實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)。在接下來的兩個多月任務(wù)時間里，神舟十二號飛行乘組還將會有其它出艙任務(wù)，我們也將繼續(xù)關(guān)注，共同見證中國載人航天的發(fā)展。

制片人丨劉年 李作詩

編輯丨陸宇佳

攝像丨張敏

責(zé)編丨劉小萍 馬汝濤

剪輯丨鄭昱 苗佳亮

責(zé)任編輯：岳文燕