漲知識(shí)！艙外航天服是這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的

7月4日上午10時(shí)，中國(guó)空間站航天員首次出艙，這是13年后我國(guó)航天員第二次執(zhí)行出艙任務(wù)。航天員劉伯明站上機(jī)械臂，進(jìn)行首次人和機(jī)械臂的協(xié)同配合，全新一代“飛天”艙外航天服（簡(jiǎn)稱(chēng)“艙外服”）也首次亮相。艙外服的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間？背后又有哪些故事？記者就此專(zhuān)訪了參與艙外服工業(yè)設(shè)計(jì)部分的專(zhuān)家——湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院助理教授羅建平。

羅建平在演示航天服電控臺(tái)的工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路

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歷時(shí)8年，艙外服的工業(yè)設(shè)計(jì)是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)深度合作的結(jié)果

記者：請(qǐng)您介紹一下艙外服工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的成員。

羅建平：艙外服的設(shè)計(jì)過(guò)程比較漫長(zhǎng)，從2013年開(kāi)始到升空，經(jīng)歷了8年多的時(shí)間。團(tuán)隊(duì)成員也經(jīng)歷了一些變化。我曾在湘潭大學(xué)工作、在清華大學(xué)讀博士，湘潭大學(xué)的馬秋成教授、清華大學(xué)的蔡軍教授等專(zhuān)家學(xué)者在艙外服的機(jī)械結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維方面深度參與并給予了大力支持。艙外服工業(yè)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，是多個(gè)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)深度合作的結(jié)果。我們有的老師專(zhuān)門(mén)研究航天服的設(shè)計(jì)理念、策略；有的老師負(fù)責(zé)人因工效學(xué)的產(chǎn)品布局和人-服交互界面設(shè)計(jì)，包括如何根據(jù)中國(guó)人的身材比例來(lái)調(diào)整服裝的整體布局（之前可參考的比例都來(lái)自美國(guó)、俄羅斯，并不適合中國(guó)）；有的老師負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配等方案如何實(shí)現(xiàn)；還有的老師研究產(chǎn)品的色彩與裝飾圖形。

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讓艙外服更好看、更好用、更可靠

記者：當(dāng)時(shí)是什么樣的契機(jī)讓您參與到艙外服的設(shè)計(jì)工作中的？

羅建平：我們能有幸參與到這個(gè)項(xiàng)目，是因?yàn)檩d人航天的相關(guān)部門(mén)希望找一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)參與裝飾和美化新一代的航天服。我們的團(tuán)隊(duì)抱著對(duì)航天事業(yè)的熱愛(ài)，在沒(méi)有航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的情況下，與多個(gè)實(shí)力強(qiáng)大的其他單位PK并最終勝出。能入選的原因，我認(rèn)為主要是基于系統(tǒng)調(diào)研，我們提出了讓航天服“更好看（具有中國(guó)美學(xué)特征與識(shí)別性）”“更好用（人性化）”“更可靠（易于實(shí)現(xiàn)、輕量化）”三位一體的設(shè)計(jì)理念，而不僅僅拘泥于原本做美化的設(shè)計(jì)要求。這個(gè)理念以及基于這個(gè)理念而作出的設(shè)計(jì)方案獲得了在場(chǎng)評(píng)審專(zhuān)家的高度認(rèn)可，也給予了我們這次寶貴的機(jī)會(huì)。

羅建平展示團(tuán)隊(duì)最新創(chuàng)作的概念航天服

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艙外服是一個(gè)濃縮的太空艙

記者：與上一版的艙外服相比，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)做了哪些創(chuàng)新工作？這些工作與以往的工業(yè)設(shè)計(jì)有什么不同之處？

羅建平：艙外服嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)不能算是服裝，而是一個(gè)濃縮的可以自主肢體活動(dòng)的太空艙，有著超高的技術(shù)含量和技術(shù)密集度。我們的團(tuán)隊(duì)做的是工業(yè)設(shè)計(jì)部分的工作，可以理解為在看得見(jiàn)、摸得著的層面來(lái)詮釋技術(shù)的先進(jìn)性。通過(guò)我們的設(shè)計(jì)，大家在看到這個(gè)服裝時(shí)會(huì)覺(jué)得這是一個(gè)中國(guó)的、很酷的、很先進(jìn)的裝備；其次，航天員穿著和使用的時(shí)候，會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)很好操作的、讓他們感覺(jué)到自信與自豪感的裝備。我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將技術(shù)的形式之美和功能之美相融合。工業(yè)設(shè)計(jì)的使命，就是讓我們的航天服成為科技與美學(xué)相融合的“美”的媒介，向全世界展示中國(guó)航天服技術(shù)的先進(jìn)性和人類(lèi)航天夢(mèng)想。

在國(guó)內(nèi)，我們是首個(gè)參與航天服研制的工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，幾乎沒(méi)有可以借鑒的現(xiàn)成模式，我們一開(kāi)始也完全不知道怎么著手做這個(gè)事情，所有的過(guò)程都是在不斷的試錯(cuò)和迭代中總結(jié)出來(lái)的，用航天人的話來(lái)說(shuō)，就是在不斷“歸零”中總結(jié)前行。最初大量的方案都無(wú)法滿足要求，后來(lái)我們通過(guò)設(shè)計(jì)原型的方式來(lái)翻譯和整合所有的知識(shí)和想法，然后快速迭代這些原型，讓方案朝著靠譜的方向靠近目標(biāo)。總結(jié)起來(lái)就是“知識(shí)整合-原型創(chuàng)新-原型迭代”的循環(huán)過(guò)程。這套方式在后面階段的實(shí)施中很有效，我們的工作效率和溝通效率都大幅提升。這也在我們參與其他的航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了驗(yàn)證。我還利用博士四年的時(shí)間總結(jié)和發(fā)展了一套關(guān)于航天產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的方法體系。

在外觀造型和裝飾元素的設(shè)計(jì)方面，我們?nèi)诤狭孙w天、祥云和鳳凰的元素，色彩上選用了中國(guó)紅和太空藍(lán)兩種主色，一眼看過(guò)去非常具有識(shí)別性。同時(shí)根據(jù)中國(guó)人身材比例設(shè)計(jì)的裝飾圖案還讓服裝在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)了整體的瘦身效果，看上去更整體、更精神。與美國(guó)和俄羅斯的航天服相比也具有明顯的差異性，識(shí)別度更高。

艙外服人性化的設(shè)計(jì)則體現(xiàn)在航天員和航天服的交互界面——電控臺(tái)、氣液控制臺(tái)的布局設(shè)計(jì)和按鍵造型設(shè)計(jì)中。我們通過(guò)人因工效學(xué)的研究方法，根據(jù)艙外服的手臂和手指的可達(dá)域與施力特征重新布局了交互界面的功能，并對(duì)操作手柄進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了交互信息和操作界面相對(duì)應(yīng)的功能層級(jí)劃分布局，讓航天員更方便快速地區(qū)分指令功能和準(zhǔn)確操作。

輕量化理念體現(xiàn)在頭盔攝像單元的設(shè)計(jì)中，這個(gè)電子設(shè)備是全新增加的設(shè)備。團(tuán)隊(duì)運(yùn)用輕量化、高可靠性的設(shè)計(jì)原則，讓航天員獲得了最佳的天窗視野。最難的地方是，這個(gè)設(shè)備需要在軌維護(hù)和組裝，當(dāng)時(shí)的要求是要用最簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)（一根彈簧）、最快捷的操作（無(wú)需工具）來(lái)實(shí)現(xiàn)拆裝。這個(gè)確實(shí)困擾了我們很久，后來(lái)我們從汽車(chē)的安全帶卡扣的結(jié)構(gòu)中獲得啟發(fā)，最終解決了這個(gè)問(wèn)題。

羅建平與團(tuán)隊(duì)討論設(shè)計(jì)方案草圖

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國(guó)際上，只有美國(guó)、俄羅斯有艙外服

記者：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有什么國(guó)際上的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒嗎？

羅建平：國(guó)際上，只有美國(guó)、俄羅斯有艙外航天服，但只能看到圖片、文獻(xiàn)和視頻資料，能獲取借鑒的資源非常有限。我們的團(tuán)隊(duì)持續(xù)追蹤了國(guó)際主流學(xué)術(shù)平臺(tái)上的所有關(guān)于航天服設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料，整理這些資料的過(guò)程中，我們除了了解到航天服最新的設(shè)計(jì)進(jìn)展，還發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象和規(guī)律。比如說(shuō)把美國(guó)、俄羅斯的歷代服裝放在一起對(duì)比，就可以發(fā)現(xiàn)兩國(guó)的航天服創(chuàng)新路徑的差異，通過(guò)比較和研究，啟發(fā)我們?cè)谧灾髟O(shè)計(jì)中國(guó)的航天服過(guò)程中，必須立足中國(guó)進(jìn)行創(chuàng)新。

把航天服做得更好看其實(shí)只是工業(yè)設(shè)計(jì)最表層的功能。工業(yè)設(shè)計(jì)的本質(zhì)是從人的需求出發(fā)，來(lái)整合技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的一種正向設(shè)計(jì)方法。而以技術(shù)驅(qū)動(dòng)的航天服產(chǎn)品研制過(guò)程，更多的是先從技術(shù)功能的可靠性和效率入手來(lái)協(xié)調(diào)人的需求。兩者路徑不一致，但目標(biāo)是一致的，就是為人服務(wù)。工業(yè)設(shè)計(jì)為航天產(chǎn)品研制提供了另一種思考和創(chuàng)新的路徑。

航天服卡通形象“小天”

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源自骨子里的奉獻(xiàn)精神和探險(xiǎn)精神

記者：您和團(tuán)隊(duì)參與這個(gè)項(xiàng)目有何收獲？還有哪些后續(xù)的研究和設(shè)計(jì)工作？

羅建平：我認(rèn)為最大的收獲是體會(huì)到航天精神中的勇氣、智慧與協(xié)作的重要性。我們一直有一個(gè)疑惑：是什么支撐了航天員不顧個(gè)人的安危冒險(xiǎn)飛行和持續(xù)艱苦的訓(xùn)練？第一次見(jiàn)到航天員我就問(wèn)了他們這個(gè)問(wèn)題，得到的答案是：源自骨子里的奉獻(xiàn)精神和探險(xiǎn)精神。這種精神在我合作過(guò)的所有航天人的身上都看到過(guò)，航天裝備的研發(fā)人員工作強(qiáng)度極高、壓力極大、極辛苦，但樂(lè)此不疲。在這和平盛世，憑借他們高超的技術(shù)與才能，在任何一個(gè)地方都能過(guò)上衣食無(wú)憂的輕松生活。但他們選擇了艱辛與冒險(xiǎn)，來(lái)?yè)Q取國(guó)家的航天強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。

在完成艙外服的設(shè)計(jì)工作之后，我們一方面著手總結(jié)航天服設(shè)計(jì)工作中的經(jīng)驗(yàn)，形成了系統(tǒng)的方法體系；另一方面，積極探討未來(lái)的載人航天產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，比如說(shuō)，我們?cè)O(shè)計(jì)了針對(duì)未來(lái)登月球、或者登火星的航天服、甚至是月球車(chē)、火星車(chē)的概念設(shè)計(jì)方案；還有就是進(jìn)一步挖掘提煉中國(guó)的傳統(tǒng)元素，并將其應(yīng)用于航天產(chǎn)品的設(shè)計(jì)試驗(yàn)之中；此外，對(duì)于航天科普我們也有了一些初步的思路和方案，我們?cè)O(shè)計(jì)了以航天服為原型的玩偶。大量的相關(guān)工作已經(jīng)啟動(dòng)，我們希望借助設(shè)計(jì)的理念，讓更多人了解航天、熱愛(ài)航天、投身航天。