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舱外航天服设计团队成员:服装在视觉上有瘦身效果

来源:中央纪委国家监委网站客户端

2021-07-04 15:56

7月4日上午10时,中国空间站航天员首次出舱,这是13年后我国航天员第二次执行出舱任务。航天员刘伯明站上机械臂,进行首次人和机械臂的协同配合,全新一代“飞天”舱外航天服(简称“舱外服”)也首次亮相。舱外服的设计经历了多长时间?背后又有哪些故事?记者就此专访了参与舱外服工业设计部分的专家——湖南大学设计艺术学院助理教授罗建平。

罗建平在演示航天服电控台的工业设计创新思路

历时8年,舱外服的工业设计是跨学科、跨领域团队深度合作的结果

记者:请您介绍一下舱外服工业设计团队的成员。

罗建平:舱外服的设计过程比较漫长,从2013年开始到升空,经历了8年多的时间。团队成员也经历了一些变化。我曾在湘潭大学工作、在清华大学读博士,湘潭大学的马秋成教授、清华大学的蔡军教授等专家学者在舱外服的机械结构和设计创新思维方面深度参与并给予了大力支持。舱外服工业设计方面的创新,是多个跨学科、跨领域团队深度合作的结果。我们有的老师专门研究航天服的设计理念、策略;有的老师负责人因工效学的产品布局和人-服交互界面设计,包括如何根据中国人的身材比例来调整服装的整体布局(之前可参考的比例都来自美国、俄罗斯,并不适合中国);有的老师负责结构设计、产品装配等方案如何实现;还有的老师研究产品的色彩与装饰图形。

让舱外服更好看、更好用、更可靠

记者:当时是什么样的契机让您参与到舱外服的设计工作中的?

罗建平:我们能有幸参与到这个项目,是因为载人航天的相关部门希望找一个工业设计团队参与装饰和美化新一代的航天服。我们的团队抱着对航天事业的热爱,在没有航天产品设计经验的情况下,与多个实力强大的其它单位PK并最终胜出。能入选的原因,我认为主要是基于系统调研,我们提出了让航天服“更好看(具有中国美学特征与识别性)”“更好用(人性化)”“更可靠(易于实现、轻量化)”三位一体的设计理念,而不仅仅拘泥于原本做美化的设计要求。这个理念以及基于这个理念而作出的设计方案获得了在场评审专家的高度认可,也给予了我们这次宝贵的机会。

罗建平展示团队最新创作的概念航天服

舱外服是一个浓缩的太空舱

记者:与上一版的舱外服相比,设计团队做了哪些创新工作?这些工作与以往的工业设计有什么不同之处?

罗建平:舱外服严格意义上来说不能算是服装,而是一个浓缩的可以自主肢体活动的太空舱,有着超高的技术含量和技术密集度。我们的团队做的是工业设计部分的工作,可以理解为在看得见、摸得着的层面来诠释技术的先进性。通过我们的设计,大家在看到这个服装时会觉得这是一个中国的、很酷的、很先进的装备;其次,航天员穿着和使用的时候,会认为这是一个很好操作的、让他们感觉到自信与自豪感的装备。我们的设计目标是将技术的形式之美和功能之美相融合。这与习近平总书记所提出的“我们要增强文化自信,以美为媒”的理念相契合。工业设计的使命,就是让我们的航天服成为科技与美学相融合的“美”的媒介,向全世界展示中国航天服技术的先进性和人类航天梦想。

在国内,我们是首个参与航天服研制的工业设计团队,几乎没有可以借鉴的现成模式,我们一开始也完全不知道怎么着手做这个事情,所有的过程都是在不断的试错和迭代中总结出来的,用航天人的话来说,就是在不断“归零”中总结前行。最初大量的方案都无法满足要求,后来我们通过设计原型的方式来翻译和整合所有的知识和想法,然后快速迭代这些原型,让方案朝着靠谱的方向靠近目标。总结起来就是“知识整合-原型创新-原型迭代”的循环过程。这套方式在后面阶段的实施中很有效,我们的工作效率和沟通效率都大幅提升。这也在我们参与其他的航天产品设计过程中得到了验证。我还利用博士四年的时间总结和发展了一套关于航天产品工业设计的方法体系。

在外观造型和装饰元素的设计方面,我们融合了飞天、祥云和凤凰的元素,色彩上选用了中国红和太空蓝两种主色,一眼看过去非常具有识别性。同时根据中国人身材比例设计的装饰图案还让服装在视觉上实现了整体的瘦身效果,看上去更整体、更精神。与美国和俄罗斯的航天服也具有明显的差异性,识别度更高。

舱外服人性化的设计则体现在航天员和航天服的交互界面——电控台、气液控制台的布局设计和按键造型设计中。我们通过人因工效学的研究方法,根据舱外服的手臂和手指的可达域与施力特征重新布局了交互界面的功能,并对操作手柄进行了优化设计,实现了交互信息和操作界面相对应的功能层级划分布局,让航天员更方便快速的区分指令功能和准确操作。

易于实现、轻量化体现在头盔摄像单元的设计中,这个电子设备是全新增加的设备。团队运用轻量化、高可靠性的设计原则,让航天员获得了最佳的天窗视野。最难的地方是,这个设备需要在轨维护和组装,当时的要求是要用最简单的机械结构(一根弹簧)、最快捷的操作(无需工具)来实现拆装。这个确实困扰了我们很久,后来我们从汽车的安全带卡扣的结构中获得启发,最终解决了这个问题。

罗建平与团队讨论设计方案草图

国际上,只有美国、俄罗斯有舱外服

记者:在设计过程中,有什么国际上的经验可以借鉴吗

罗建平:国际上,只有美国、俄罗斯有舱外航天服,但只能看到图片、文献和视频资料,能获取借鉴的资源非常有限。我们的团队持续追踪了国际主流学术平台上的所有关于航天服设计的文献资料,整理这些资料的过程中,我们除了了解到航天服最新的设计进展,还发现了一些有趣的现象和规律。比如说把美国、俄罗斯的历代服装放在一起对比,就可以发现两国的航天服创新路径的差异,通过比较和研究,启发我们在自主设计中国的航天服过程中,必须立足中国进行创新。

把航天服做得更好看其实只是工业设计最表层的功能。工业设计的本质是从人的需求出发,来整合技术实现创新的一种正向设计方法。而以技术驱动的航天服产品研制过程,更多的是先从技术功能的可靠性和效率入手来协调人的需求。两者路径不一致,但目标是一致的,就是为人服务。工业设计为航天产品研制提供了另一种思考和创新的路径。

航天服卡通形象“小天”

源自骨子里的奉献精神和探险精神

记者:您和团队参与这个项目有何收获?还有哪些后续的研究和设计工作?

罗建平:我认为最大的收获是体会到航天精神中的勇气、智慧与协作的重要性。我们一直有一个疑惑:是什么支撑了航天员不顾个人的安危冒险飞行和持续艰苦的训练?第一次见到航天员我就问了他们这个问题,得到的答案是:源自骨子里的奉献精神和探险精神。这种精神在我合作过的所有航天人的身上都看到过,航天装备的研发人员工作强度极高、压力极大、极辛苦,但乐此不疲。在这和平盛世,凭借他们高超的技术与才能,在任何一个地方都能过上衣食无忧的轻松生活。但他们选择了艰辛与冒险,来换取国家的航天强国梦。

在完成舱外服的设计工作之后,我们一方面着手总结航天服设计工作中的经验,形成了系统的方法体系;另一方面,积极探讨未来的载人航天产品的创新设计,比如说,我们设计了针对未来登月球、或者登火星的航天服、甚至是月球车、火星车的概念设计方案;还有就是进一步挖掘提炼中国的传统元素,并将其应用于航天产品的设计试验之中;此外,对于航天科普我们也有了一些初步的思路和方案,我们设计了以航天服为原型的玩偶。大量的相关工作已经启动,我们希望借助设计的理念,让更多人了解航天、热爱航天、投身航天。

(中央纪委国家监委网站 王小宁报道 视频制作 叶源昊)

责任编辑:连政
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