科技+时尚——“东华设计”助力打造中国航天员新形象

2016年10月16日11:54  来源:人民网-上海频道
 

人民网上海10月16日电 10月17日7点30分,“神舟十一号”载人飞船将发射升空,即将与“天宫二号”空间实验室进行对接,两名航天员将在轨驻留33天,这是迄今为止我国载人飞行时间最长的一次任务。

10月16日上午,在“神舟十一号”载人飞行任务航天员与记者见面会上,景海鹏和陈冬两名航天员身着东华大学航天员服装研发设计团队研制的秋冬常服帅气亮相,“东华设计”伴随航天员们踏上征程。

 

“神舟十一号”航天员景海鹏和陈冬身着东华大学航天员服装研发设计团队研制的秋冬常服

中国解放军、武警、公安、民航等,都有代表自己职业形象的服装,职业服装在不同季节、不同场合、不同角色有所变换,从里到外塑造着特色鲜明的群体形象。提起航天员,人们的脑海中首先浮现的便是包覆于厚重硬挺的宇航服中在浩瀚太空中缓慢移动的形象,回到地面,无论春夏秋冬,英武的中国航天员们总是以一款灰蓝连体长袖服装出现在公众面前,据悉,他们例行工作、任务训练时也同样穿着这样一套服装。

承载着中国精神和中国力量的航天员需要怎样的着装,塑造怎样的外在形象,才与中国令人振奋和期待的航天事业相匹配呢?东华大学航天员服装研发设计团队正在设计研发保障航天员太空和地面工作生活全过程的系列专用服装,其中,既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、专用服饰等地面任务服装等数十个种类,这些专用服装不仅要确保实现多项特殊功能,还要融入中国特色设计元素,为航天员增添时尚气息。

科技+时尚:解密太空人的“穿衣经”

中国航天员专用服装是以功能性和工效性优先,兼具美观性的多功能服装,东华大学航天员服装研发设计团队在设计上紧扣“飞天梦”和“中国梦”时代主题,无论是面辅料、色彩图案,甚至服饰细部缝迹线都融入了中国特色时代元素,展现中国航天员作为中国梦的太空筑梦人和守护者的美好形象。

特别是此次执行“神舟十一号”飞行任务的航天员穿着的秋冬常服,据该服装的主持设计者东华大学周洪雷副教授介绍,服装一方面突破以往单一用色模式,在天空色湖蓝基础上加入象征地球天际线和外太空色调元素,深浅明暗的变化搭配,让服装看起来更立体饱满,更有层次感;另一方面,工艺上多以立体直线条为主,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。男款服装展示中国航天员威武庄重,女款服装展现中国女性飒爽英姿的同时也突出了东方女性的柔美气质。

航天员王亚平身着东华团队设计研发的中国航天员夏季常服现身央视“开学第一课”节目

航天员刘洋身着东华团队设计研发的中国航天员夏季常服亮相,讲述太空跑台运动相关科学知识

东华大学设计研发的夏季常服,由执行“天宫一号”与“神舟十号”载人飞行任务的女航天员王亚平穿着首次亮相,在9月1日晚央视的“开学第一课”节目里讲述我国载人航天工程计划实施过程中体现出的新长征精神。9月25日晚,中国首位女航天员刘洋也身着该系列常服在央视节目中讲述载人航天相关科学知识。

除了服装本身,航天员佩戴的一些服饰徽标,以及领带、围巾都在设计任务之列,并且所有的服饰用品的设计都要依据服装的色彩和造型进行系统规划。其中,航天员荣誉徽标的主线条犹如在湛蓝的宇宙中航天器飞行的轨迹,给人以向上奋飞的动感,五角星的数量表明了佩戴者执行载人飞行任务的次数。一年来,彭波副教授领头的徽标设计工作组、汪芳副教授为主的围巾等配套航天文化产品设计工作组,已分别在视觉传达设计和纺织品设计领域为航天员服装增色添彩,他们通过航天员专用服装这样的综合载体,用艺术设计彰显“飞天”的内涵与风采。

除了地面任务服装外,航天员进入太空后穿什么?据了解,除了发射和返回阶段,航天员在天空实验室都将根据工作任务的不同阶段和场合换上不同类型的专用服装,开展在轨工作、生活和运动。东华大学设计研发的中国航天员在轨运动锻炼服装、非工作日休闲服装等成果,在“太空180”大科学试验中得以应用,并在9月15日已搭载于“天宫二号”进入太空,静待神舟11号搭载的航天员前来取用。为保障航天员正常工作与生活健康,航天员的太空实验室任务类服装看似平常,实际上也是大有讲究的。

东华团队设计研发的中国航天员在轨运动锻炼服装应用于“太空180”大科学试验

以此次东华大学航天员服装研发设计团队刘灿明副教授主持设计的运动锻炼服装为例,由可拆卸组合式上衣与裤装构成,用于航天员在“天宫二号”空间实验室进行“太空跑台运动、骑自行车运动”时穿着。在设计运动服时,既要在服装结构上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。最终,该系列运动锻炼服依据失重着装感觉模拟舱中视觉心理学实验分析结果,采用了不同纯度蓝色色块匹配使用,动感的线条分割符合人体工学,衣摆、袖口、裤口宽松度都可以自由调节,衣袖、裤腿可自由拆卸组合,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,让运动锻炼服既符合功能科技要求,又具有时尚外观设计,成为了“太空酷跑服”。

为了测评验证运动锻炼服的热湿生理舒适性、肢体运动时的工效性等指标,结合前期的中国男性人体出汗分布图谱等服装生理学基础科研成果,团队还给仿生出汗假人穿上了运动锻炼服,进行各种模拟运动状态下的生物物理学测评分析。除此之外,团队结合“产学研”开发了具有航天员人体测量学特征的专用人台,在专用服装设计过程中替代航天员进行美观合体度等方面的验证评价,实现了航天员服装的远程定制研发。

着装状态仿生假人生物物理学模拟研究

科研攻关:横跨材料纺织服装全产业链的创新团队

“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,而在复杂的太空环境,航天员服装对于功能和品质的要求会更高,专用服装的研发设计几乎要跨越整个纺织、服装、产品设计、材料等多个学科和全产业链”,据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,高校承担这样的复杂任务有着独有的优势,尤其是东华大学,依托纺织、服装、艺术设计、材料等特色优势学科,以及坚实的校企合作基础,组建了一支集合自然科学与人文艺术、工程技术与创意设计领域的跨学科航天员服装研发设计团队。

全系列航天服及配饰的款式、颜色、图案、质地等不仅彼此之间要相互匹配,还要与舱室环境相融,在体现中国特色文化元素和时代特征的同时,体现航天员群体的职业特点和精神风貌。各具功能的不同类型服装,有的能够帮助航天员在长时间太空飞行中起到对抗失重导致的肌肉萎缩,有的还能呵护航天员调节他们的情绪和心情,同时还要考虑舱内光线环境下进行摄影、摄像和图像传输后的显示效果,可谓是“一样菜必须满足百家胃”。

校企合作无缝对接——面对有时甚至互相矛盾的任务需求,科研团队直面挑战、刻苦攻关,不断提升将艺术设计与工程技术相结合来解决重大系统问题的能力。航天员服装因为其特殊性,小到纽扣大到面料都需要定制模具进行打样,非常费时,但任务的紧迫性又不允许团队按照常规工序进程推进。团队倪军、边菲副教授为作训大衣的毛领进行设计打样,从选料、染色再到定皮定版,通常需要1个月周期的任务紧缩在5天之中实现。这时良好的校企合作关系就发挥了大作用,学校联合企业不计投入,腾出生产线专门为航天员服装项目彻夜开工。

材质配伍设计

“上得了讲台,下得了车间”的团队——航天员服装采用连体服整体造型,需要较大活动自由度并兼顾美观合体性,本身对于工艺结构方面的要求高。团队王云仪教授和杜劲松、夏明、李小辉等副教授根据人体肢体活动功能的规律将服装分解为多个设计区域,针对各个区域的特征进行分区设计,反复修订板型弧线角度,以达到肩部、腰部等各部分尺寸之间的平衡。在连续几个月的时间里,团队老师们每天的工作时间经常超过18个小时,晚上进行设计仿真确定设计和工艺方案,白天守在工厂进行打样,工厂的师傅们都笑称他们“上得了讲台,下得了车间”。

“克克计较”的“教授裁缝”——不同于普通服装,进入“天宫二号”空间实验室用于保障航天员健康的运动锻炼服装对舒适工效等功能要求特别高,每件衣服重量误差超过1克就为不合格,特殊部位的尺寸误差超过2毫米就要返工,要满足所有的这些技术指标要求,不仅仅是服装艺术设计领域,更需要工程技术学科力量的加入。“航天的东西可丝毫都不能马虎”,李俊介绍说,因为航天任务对产品的高度可靠性要求,团队花在测试和风险控制上的时间要远远多于正常任务的时间。团队依托高校科研优势,分别在美观性、舒适性、防护性、工效性等工程化测试平台中模拟各种场景和突发状况,通过对航天员专用服装进行上千次各类整体和局部测试,慎之又慎地力求精准完成每项工作,尤其是更加注重服饰细节对整体状态的影响。严格的质检要求,让教授们亲自上阵踩起了缝纫机、站在了烫台前,对每一根缝迹线都“丝丝入扣”、“克克计较”。团队王云仪教授说,“看到神舟11号航天员出现在电视上的画面就很激动,感觉航天员穿着我们亲手设计和缝制的服装特别神气,能够为他们度身设计、量身定制,感觉‘天宫二号’离我们特别近、特别亲切。”

服装工艺实现

如何在地面研发太空衣?只有靠创新——服装在太空中呈现自由漂浮状态,现有的地面状态服装实验设备不能满足航天员专用服装项目研发需求,为此团队专门设计建成“着装失重感觉模拟舱”,可以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。那么如何尽可能仿真太空失重环境呢?减小摩擦力、消弭方向感,让受试者能够自由滑动模拟漂浮是关键的一步。团队李小辉副教授尝试了石材、塑料等很多材质,通过多轮组合测试,最终筛选出表面性状及可加工性均完全符合技术要求的钢化玻璃来搭载头低位万向轮滑动小车。李小辉亲自穿上专用服装,连接上各种生理参数监测传感器,躺在小车上自由运动旋转,测试模拟失重条件下专用服装的各项技术表现,“相当于把天上的任务先在地上进行演练,把问题发现、解决在地面。”李小辉说。

着装失重感觉模拟舱中人体动作捕捉分析

家国情怀:东华大学从解决国计民生“穿衣难”到对接航空航天国家战略的责任担当

东华大学前身华东纺织工学院从1951年建校伊始,就带着解决老百姓“穿衣难”国计民生难题的任务,就肩负着纺织强国的使命,在老院长、我国纤维高分子学科奠基人钱宝钧先生等一批爱国知识分子努力下,筹建完成了我国第一个化纤专业,直接助推实现国家化纤产业化,缓解我国传统纺织工业原料匮乏、“粮棉争地”矛盾,终结“布票时代”,解决了老百姓“穿衣难”这个国计民生难题。

国家战略需求随着时代变迁而不断变化转移,东华大学服务国家战略的家国情怀始终未变,20世纪70年代,学校就开始关注高性能纤维对国家战略项目的重要作用,为碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯、聚酰亚胺等多种高性能纤维的研发奠定基础。据航天员专用服装系列化设计项目技术总指导、中国工程院院士、东华大学俞建勇教授介绍,“从90年代,我国正式宣布开启载人航天工程伊始,24年间东华大学先后完成航天级高纯粘胶基碳纤维、舱内外航天服暖体假人研制、航天员尿收集装置研制、半刚性太阳能电池帆板玻纤网格基板、中国航天员专用服装系列化设计等十余项科研成果,成功应用于国家头号战略武器研发、神舟系列载人航天工程及‘天宫一号’、‘天宫二号’工程中”。

如今,东华大学快速响应创新科研平台,组建成立由著名科学家领衔的先进低维材料中心和国际时尚科创中心,促进东华大学多学科跨越式发展,将科学研究与人才培养有机融合,建设多学科高端人才孵化器。东华大学校长蒋昌俊表示,“目前国家经济社会全面发展,国防科技全面提升,特别在空间技术、应用等科学领域实现快速发展,作为教育部重点院校,东华大学依托纺织、材料、服装等特色优势学科,承担国家重大航空航天任务,这是高校勇于对接国家战略特需和服务经济社会发展的责任担当,是大学不可或缺的家国情怀。”

“神舟十一号”与“天宫二号”对接后,将对上述科研成果的各项技术指标与稳定可控性进行验证,同时为下一步工作积累科研数据。”在举国欢庆对接成功的历史一刻,作为东华大学航天员服装研发设计团队负责人的李俊和团队成员们来不及庆功,已经准备开始迎接新任务和新挑战。(段然 虞晨洁)

(责编:唐小丽、轩召强)