漲知識！艙外航天服是這樣設計出來的

7月4日上午10時，中國空間站航天員首次出艙，這是13年后我國航天員第二次執(zhí)行出艙任務。航天員劉伯明站上機械臂，進行首次人和機械臂的協(xié)同配合，全新一代“飛天”艙外航天服（簡稱“艙外服”）也首次亮相。艙外服的設計經(jīng)歷了多長時間？背后又有哪些故事？記者就此專訪了參與艙外服工業(yè)設計部分的專家——湖南大學設計藝術(shù)學院助理教授羅建平。

羅建平在演示航天服電控臺的工業(yè)設計創(chuàng)新思路

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歷時8年，艙外服的工業(yè)設計是跨學科、跨領域團隊深度合作的結(jié)果

記者：請您介紹一下艙外服工業(yè)設計團隊的成員。

羅建平：艙外服的設計過程比較漫長，從2013年開始到升空，經(jīng)歷了8年多的時間。團隊成員也經(jīng)歷了一些變化。我曾在湘潭大學工作、在清華大學讀博士，湘潭大學的馬秋成教授、清華大學的蔡軍教授等專家學者在艙外服的機械結(jié)構(gòu)和設計創(chuàng)新思維方面深度參與并給予了大力支持。艙外服工業(yè)設計方面的創(chuàng)新，是多個跨學科、跨領域團隊深度合作的結(jié)果。我們有的老師專門研究航天服的設計理念、策略；有的老師負責人因工效學的產(chǎn)品布局和人-服交互界面設計，包括如何根據(jù)中國人的身材比例來調(diào)整服裝的整體布局（之前可參考的比例都來自美國、俄羅斯，并不適合中國）；有的老師負責結(jié)構(gòu)設計、產(chǎn)品裝配等方案如何實現(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：當時是什么樣的契機讓您參與到艙外服的設計工作中的？

羅建平：我們能有幸參與到這個項目，是因為載人航天的相關部門希望找一個工業(yè)設計團隊參與裝飾和美化新一代的航天服。我們的團隊抱著對航天事業(yè)的熱愛，在沒有航天產(chǎn)品設計經(jīng)驗的情況下，與多個實力強大的其他單位PK并最終勝出。能入選的原因，我認為主要是基于系統(tǒng)調(diào)研，我們提出了讓航天服“更好看（具有中國美學特征與識別性）”“更好用（人性化）”“更可靠（易于實現(xiàn)、輕量化）”三位一體的設計理念，而不僅僅拘泥于原本做美化的設計要求。這個理念以及基于這個理念而作出的設計方案獲得了在場評審專家的高度認可，也給予了我們這次寶貴的機會。

羅建平展示團隊最新創(chuàng)作的概念航天服

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艙外服是一個濃縮的太空艙

記者：與上一版的艙外服相比，設計團隊做了哪些創(chuàng)新工作？這些工作與以往的工業(yè)設計有什么不同之處？

羅建平：艙外服嚴格意義上來說不能算是服裝，而是一個濃縮的可以自主肢體活動的太空艙，有著超高的技術(shù)含量和技術(shù)密集度。我們的團隊做的是工業(yè)設計部分的工作，可以理解為在看得見、摸得著的層面來詮釋技術(shù)的先進性。通過我們的設計，大家在看到這個服裝時會覺得這是一個中國的、很酷的、很先進的裝備；其次，航天員穿著和使用的時候，會認為這是一個很好操作的、讓他們感覺到自信與自豪感的裝備。我們的設計目標是將技術(shù)的形式之美和功能之美相融合。工業(yè)設計的使命，就是讓我們的航天服成為科技與美學相融合的“美”的媒介，向全世界展示中國航天服技術(shù)的先進性和人類航天夢想。

在國內(nèi)，我們是首個參與航天服研制的工業(yè)設計團隊，幾乎沒有可以借鑒的現(xiàn)成模式，我們一開始也完全不知道怎么著手做這個事情，所有的過程都是在不斷的試錯和迭代中總結(jié)出來的，用航天人的話來說，就是在不斷“歸零”中總結(jié)前行。最初大量的方案都無法滿足要求，后來我們通過設計原型的方式來翻譯和整合所有的知識和想法，然后快速迭代這些原型，讓方案朝著靠譜的方向靠近目標?？偨Y(jié)起來就是“知識整合-原型創(chuàng)新-原型迭代”的循環(huán)過程。這套方式在后面階段的實施中很有效，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)品設計過程中得到了驗證。我還利用博士四年的時間總結(jié)和發(fā)展了一套關于航天產(chǎn)品工業(yè)設計的方法體系。

在外觀造型和裝飾元素的設計方面，我們?nèi)诤狭孙w天、祥云和鳳凰的元素，色彩上選用了中國紅和太空藍兩種主色，一眼看過去非常具有識別性。同時根據(jù)中國人身材比例設計的裝飾圖案還讓服裝在視覺上實現(xiàn)了整體的瘦身效果，看上去更整體、更精神。與美國和俄羅斯的航天服相比也具有明顯的差異性，識別度更高。

艙外服人性化的設計則體現(xiàn)在航天員和航天服的交互界面——電控臺、氣液控制臺的布局設計和按鍵造型設計中。我們通過人因工效學的研究方法，根據(jù)艙外服的手臂和手指的可達域與施力特征重新布局了交互界面的功能，并對操作手柄進行了優(yōu)化設計，實現(xiàn)了交互信息和操作界面相對應的功能層級劃分布局，讓航天員更方便快速地區(qū)分指令功能和準確操作。

輕量化理念體現(xiàn)在頭盔攝像單元的設計中，這個電子設備是全新增加的設備。團隊運用輕量化、高可靠性的設計原則，讓航天員獲得了最佳的天窗視野。最難的地方是，這個設備需要在軌維護和組裝，當時的要求是要用最簡單的機械結(jié)構(gòu)（一根彈簧）、最快捷的操作（無需工具）來實現(xiàn)拆裝。這個確實困擾了我們很久，后來我們從汽車的安全帶卡扣的結(jié)構(gòu)中獲得啟發(fā)，最終解決了這個問題。

羅建平與團隊討論設計方案草圖

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國際上，只有美國、俄羅斯有艙外服

記者：在設計過程中，有什么國際上的經(jīng)驗可以借鑒嗎？

羅建平：國際上，只有美國、俄羅斯有艙外航天服，但只能看到圖片、文獻和視頻資料，能獲取借鑒的資源非常有限。我們的團隊持續(xù)追蹤了國際主流學術(shù)平臺上的所有關于航天服設計的文獻資料，整理這些資料的過程中，我們除了了解到航天服最新的設計進展，還發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象和規(guī)律。比如說把美國、俄羅斯的歷代服裝放在一起對比，就可以發(fā)現(xiàn)兩國的航天服創(chuàng)新路徑的差異，通過比較和研究，啟發(fā)我們在自主設計中國的航天服過程中，必須立足中國進行創(chuàng)新。

把航天服做得更好看其實只是工業(yè)設計最表層的功能。工業(yè)設計的本質(zhì)是從人的需求出發(fā)，來整合技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新的一種正向設計方法。而以技術(shù)驅(qū)動的航天服產(chǎn)品研制過程，更多的是先從技術(shù)功能的可靠性和效率入手來協(xié)調(diào)人的需求。兩者路徑不一致，但目標是一致的，就是為人服務。工業(yè)設計為航天產(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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源自骨子里的奉獻精神和探險精神

記者：您和團隊參與這個項目有何收獲？還有哪些后續(xù)的研究和設計工作？

羅建平：我認為最大的收獲是體會到航天精神中的勇氣、智慧與協(xié)作的重要性。我們一直有一個疑惑：是什么支撐了航天員不顧個人的安危冒險飛行和持續(xù)艱苦的訓練？第一次見到航天員我就問了他們這個問題，得到的答案是：源自骨子里的奉獻精神和探險精神。這種精神在我合作過的所有航天人的身上都看到過，航天裝備的研發(fā)人員工作強度極高、壓力極大、極辛苦，但樂此不疲。在這和平盛世，憑借他們高超的技術(shù)與才能，在任何一個地方都能過上衣食無憂的輕松生活。但他們選擇了艱辛與冒險，來換取國家的航天強國夢。

在完成艙外服的設計工作之后，我們一方面著手總結(jié)航天服設計工作中的經(jīng)驗，形成了系統(tǒng)的方法體系；另一方面，積極探討未來的載人航天產(chǎn)品的創(chuàng)新設計，比如說，我們設計了針對未來登月球、或者登火星的航天服、甚至是月球車、火星車的概念設計方案；還有就是進一步挖掘提煉中國的傳統(tǒng)元素，并將其應用于航天產(chǎn)品的設計試驗之中；此外，對于航天科普我們也有了一些初步的思路和方案，我們設計了以航天服為原型的玩偶。大量的相關工作已經(jīng)啟動，我們希望借助設計的理念，讓更多人了解航天、熱愛航天、投身航天。