2021年11月7日-8日,中國航天員翟誌剛、王亞平順利出艙,雄偉有力的空間站核心艙機械臂再次耀眼亮相,托舉航天員到達指定位置開展出艙操作,順利完成了機械臂級聯裝置的安裝工作,為後續實作擎天巨臂的組合打下紮實基礎,再次向世界展示了中國智慧。
01
接連兩臂
完成「1+1=1」
機械臂級聯裝置由雙臂組合轉接件和懸掛裝置組成,是空間站機械臂實作組合動作的關鍵「裝備」,凝結著五院空間站研制隊伍的智慧和汗水,其中雙臂組合轉接件更是被空間站型號研制人員形象地比喻為「宇宙級機械臂轉接頭」。
空間站機械臂由核心艙機械臂(大臂)和「問天」實驗艙機械臂(小臂)組成。按照空間站關鍵技術驗證及建造階段的任務規劃,實驗艙機械臂將於2022年隨著「問天」實驗艙一起發射入軌,並將在太空中與核心艙機械臂完成「大小臂在軌組合」的亮眼操作,而實作組合的關鍵裝置就是「雙臂組合轉接件」。
長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂「體型」差異大,埠設計也有較大差別,如何做好兩個機械臂的對接,實作「1+1=1」的效果,完成適應力強、操作難度更大的任務,對研制隊伍來說是一個巨大的創新難題。一次次方案論證,一輪輪設計最佳化,經過研制隊伍奮力攻關,「宇宙級機械臂轉接頭」從創意變成了產品。航天科技集團五院總體設計部空間站機械臂飛控負責人高升介紹道,它不僅僅有助於完成兩個機械臂的介面互連,更實作了兩者間電氣和資訊的互通,在惡劣的太空環境中能夠安全打通兩個機械臂之間的「任督二脈」。
02
完成任務
收「刀」回「鞘」
在出艙活動中,航天員翟誌剛首先安裝懸掛裝置,該裝置在核心艙艙壁上的,帶有巧妙的抱爪結構,用於捕獲和存放雙臂組合轉接件,並為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝後,翟誌剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置,懸掛裝置在指令的遙控下透過抱爪結構準確地將轉接件抓住,並「擁入懷中」。
那麽雙臂組合轉接件和懸掛裝置到底是什麽關系呢?航天科技集團五院總體設計部空間站機械臂懸掛裝置主管設計師高翔宇將「雙臂組合轉接件」比作「刀身」,將懸掛裝置比作「刀鞘」。
未來,當兩個空間站機械臂即將開展對接工作時,核心艙機械臂(大臂)將主動探向雙臂組合轉接件,透過末端視覺相機辨識靶標,將其從懸掛裝置上精準取出,進而完成與「問天」實驗艙機械臂的組合,形成更長、更穩定的靈巧型空間機器人。
航天科技集團五院總體設計部空間站機械臂雙臂組合轉接件主管設計師朱超介紹道,機械臂在組合對接狀態下完成在軌任務後,又要重新分為大小機械臂兩個部份,此時雙臂組合轉接件如何安放?自然是收「刀」回「鞘」,由核心艙機械臂主動將雙臂組合轉接件重新放回懸掛裝置中。
03
精巧設計
展現中國智慧
空間站機械臂是中國航天事業發展的新領域之一,在抓總研制過程中,五院在關鍵技術、原材料選用、制造工藝、適應空間站環境的長壽命設計等方面均作出了巨大的突破和創新。
空間站機械臂並非單一的專業產品,而是融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業,這也更加凸顯了雙臂組合轉接件的研制難度,它將幫助兩個形態截然不同的機械臂完成轉接,保證組合機械臂具備承載更大載荷進行大範圍轉移的能力。
在完成雙臂組裝後,空間站機械臂可達範圍直接拓展為14.5米,活動範圍可直接覆蓋未來空間站三個艙段,隨時實作對空間站艙體表面的巡檢。
後續,空間站機械臂將完成更加多樣化的任務目標,朱超憧憬著兩個機械臂組裝起來的壯觀模樣,並感慨道,透過雙臂組合轉接件實作兩個機械臂的組裝,進而完成高難度任務,是世界首次,更體現了中國智慧!
未來,在空間站完成三艙組合後,航天員出艙任務大部份將由組合臂的形式完成,強勁而靈活的中國巨臂將再次成為太空舞台上的亮眼角色,讓我們拭目以待!
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