2021年11月7日-8日,中国航天员翟志刚、王亚平顺利出舱,雄伟有力的空间站核心舱机械臂再次耀眼亮相,托举航天员到达指定位置开展出舱操作,顺利完成了机械臂级联装置的安装工作,为后续实现擎天巨臂的组合打下扎实基础,再次向世界展示了中国智慧。
01
接连两臂
完成「1+1=1」
机械臂级联装置由双臂组合转接件和悬挂装置组成,是空间站机械臂实现组合动作的关键「装备」,凝结着五院空间站研制队伍的智慧和汗水,其中双臂组合转接件更是被空间站型号研制人员形象地比喻为「宇宙级机械臂转接头」。
空间站机械臂由核心舱机械臂(大臂)和「问天」实验舱机械臂(小臂)组成。按照空间站关键技术验证及建造阶段的任务规划,实验舱机械臂将于2022年随着「问天」实验舱一起发射入轨,并将在太空中与核心舱机械臂完成「大小臂在轨组合」的亮眼操作,而实现组合的关键装置就是「双臂组合转接件」。
长度为10米的核心舱机械臂和长度为5米的实验舱机械臂「体型」差异大,端口设计也有较大差别,如何做好两个机械臂的对接,实现「1+1=1」的效果,完成适应性强、操作难度更大的任务,对研制队伍来说是一个巨大的创新难题。一次次方案论证,一轮轮设计优化,经过研制队伍奋力攻关,「宇宙级机械臂转接头」从创意变成了产品。航天科技集团五院总体设计部空间站机械臂飞控负责人高升介绍道,它不仅仅有助于完成两个机械臂的接口互连,更实现了两者间电气和信息的互通,在恶劣的太空环境中能够安全打通两个机械臂之间的「任督二脉」。
02
完成任务
收「刀」回「鞘」
在出舱活动中,航天员翟志刚首先安装悬挂装置,该装置在核心舱舱壁上的,带有巧妙的抱爪结构,用于捕获和存放双臂组合转接件,并为它提供供电保证。完成悬挂装置安装后,翟志刚轻推双臂组合转接件进入卡口位置,悬挂装置在指令的遥控下通过抱爪结构准确地将转接件抓住,并「拥入怀中」。
那么双臂组合转接件和悬挂装置到底是什么关系呢?航天科技集团五院总体设计部空间站机械臂悬挂装置主管设计师高翔宇将「双臂组合转接件」比作「刀身」,将悬挂装置比作「刀鞘」。
未来,当两个空间站机械臂即将开展对接工作时,核心舱机械臂(大臂)将主动探向双臂组合转接件,通过末端视觉相机识别靶标,将其从悬挂装置上精准取出,进而完成与「问天」实验舱机械臂的组合,形成更长、更稳定的灵巧型空间机器人。
航天科技集团五院总体设计部空间站机械臂双臂组合转接件主管设计师朱超介绍道,机械臂在组合对接状态下完成在轨任务后,又要重新分为大小机械臂两个部分,此时双臂组合转接件如何安放?自然是收「刀」回「鞘」,由核心舱机械臂主动将双臂组合转接件重新放回悬挂装置中。
03
精巧设计
展现中国智慧
空间站机械臂是我国航天事业发展的新领域之一,在抓总研制过程中,五院在关键技术、原材料选用、制造工艺、适应空间站环境的长寿命设计等方面均作出了巨大的突破和创新。
空间站机械臂并非单一的专业产品,而是融合了机、电、热、控制、光学等多个专业,这也更加凸显了双臂组合转接件的研制难度,它将帮助两个形态截然不同的机械臂完成转接,保证组合机械臂具备承载更大载荷进行大范围转移的能力。
在完成双臂组装后,空间站机械臂可达范围直接拓展为14.5米,活动范围可直接覆盖未来空间站三个舱段,随时实现对空间站舱体表面的巡检。
后续,空间站机械臂将完成更加多样化的任务目标,朱超憧憬着两个机械臂组装起来的壮观模样,并感慨道,通过双臂组合转接件实现两个机械臂的组装,进而完成高难度任务,是世界首次,更体现了中国智慧!
未来,在空间站完成三舱组合后,航天员出舱任务大部分将由组合臂的形式完成,强劲而灵活的中国巨臂将再次成为太空舞台上的亮眼角色,让我们拭目以待!
![](https://img.jasve.com/2024-2/adc1a416eb40822947fc7e2b5ea5d06f.webp)