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成功出艙,空間站機械臂助航天員“一臂之力”

來源:  新華網       作者:胡喆      發布時間:2021-11-8 19:24  |  

11月8日1時16分,經過約6.5小時的出艙活動,神舟十三號航天員乘組密切協作,圓滿完成出艙活動全部既定任務,航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回天和核心艙,出艙活動取得圓滿成功。

此次出艙活動中,由航天科技集團五院抓總研制的空間站核心艙機械臂再次閃亮登場,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,為后續實現擎天巨臂的組合打下扎實基礎。

空間站機械臂:我國航天事業發展的新領域之一

空間站機械臂是我國航天事業發展的新領域之一,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。隨著我國空間站建設順利推進,雙臂組合轉接件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范圍轉移的能力。

航天科技集團五院作為空間站機械臂的抓總研制單位,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做出突破和創新,不斷向世界展示著中國智慧和中國力量。

“大臂+小臂” 四兩撥千斤

此次出艙活動的“主角”——機械臂級聯裝置由雙臂組合轉接件和懸掛裝置組成,是空間站機械臂實現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”。

航天科技集團五院空間站機械臂飛控負責人高升介紹,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階段的任務規劃,實驗艙機械臂將隨“問天”實驗艙一起發射入軌,并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,而實現組合的關鍵裝置就是雙臂組合轉接件。由于長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂“體型”差異較大,因此端口設計也有較大差別。

如何做好兩個機械臂的對接,完成適應性強、操作難度更大的任務,對研制團隊是一個巨大的創新難題。為此,五院研制團隊一次次開展方案論證,一輪輪進行設計優化,將小小的“宇宙級機械臂轉接頭”從創意變成了“四兩撥千斤”的科技神器。它不僅有助于完成兩個機械臂的接口互連,更實現了兩者間電氣和信息的互通,在太空環境中安全打通兩個機械臂之間的“任督二脈”。

未來空間站機械臂可達范圍將拓展為14.5米

在安裝過程中,首先安裝在核心艙艙壁上的懸掛裝置帶有巧妙的抱爪結構,用于捕獲和存放雙臂組合轉接件,并為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝后,航天員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,通過抱爪結構準確地將轉接件抓住,并將其“擁入懷中”。

雙臂組合轉接件和懸掛裝置的關系好比“刀劍”與“刀鞘”。航天科技集團五院空間站機械臂懸掛裝置主管設計師高翔宇介紹,未來,當兩個空間站機械臂開展對接工作時,核心艙機械臂(大臂)將主動探向雙臂組合轉接件,通過末端視覺相機識別靶標,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。

屆時,空間站機械臂可達范圍直接拓展為14.5米,活動范圍可直接覆蓋空間站三個艙段,隨時可實現對空間站艙體表面的巡檢。同時,機械臂在組合對接狀態下完成在軌任務后,又要重新分為大小機械臂兩個部分,此時雙臂組合轉接件自然是收“刀”入“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。

據悉,空間站機械臂后續將通過雙臂組合轉接件實現兩個機械臂的組裝,進而完成高難度、更加多樣化的任務目標。

(編輯:王星

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