中新網(wǎng)北京11月8日電 (馬帥莎 張宇 時小丹)11月8日,中國航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙,神舟十三號航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動中,航天員順利完成機(jī)械臂級聯(lián)裝置安裝工作,為后續(xù)實現(xiàn)“擎天巨臂”組合打下基礎(chǔ)。
接連兩臂,完成“1+1=1”
機(jī)械臂級聯(lián)裝置由雙臂組合轉(zhuǎn)接件和懸掛裝置組成,是空間站機(jī)械臂實現(xiàn)組合動作的關(guān)鍵裝備。其中,雙臂組合轉(zhuǎn)接件更是被空間站型號研制人員形象地比喻為“宇宙級機(jī)械臂轉(zhuǎn)接頭”。
空間站機(jī)械臂由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制,是中國航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域之一,融合了機(jī)、電、熱、控制、光學(xué)等多個專業(yè),這也更加凸顯了雙臂組合轉(zhuǎn)接件的研制難度。隨著中國空間站建設(shè)順利推進(jìn),雙臂組合轉(zhuǎn)接件將幫助兩個形態(tài)截然不同的機(jī)械臂完成轉(zhuǎn)接,保證組合機(jī)械臂具備承載更大載荷進(jìn)行大范圍轉(zhuǎn)移的能力。
據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂飛控負(fù)責(zé)人高升介紹,空間站機(jī)械臂由核心艙機(jī)械臂(大臂)和“問天”實驗艙機(jī)械臂(小臂)組成。按照空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證及建造階段的任務(wù)規(guī)劃,實驗艙機(jī)械臂將隨“問天”實驗艙一起發(fā)射入軌,并將在太空中與核心艙機(jī)械臂完成“大小臂在軌組合”的操作,而實現(xiàn)組合的關(guān)鍵裝置就是雙臂組合轉(zhuǎn)接件。由于長度為10米的核心艙機(jī)械臂和長度為5米的實驗艙機(jī)械臂“體型”差異較大,因此端口設(shè)計也有較大差別。
如何做好兩個機(jī)械臂的對接,實現(xiàn)“1+1=1”的效果,完成適應(yīng)性強(qiáng)、操作難度更大的任務(wù),對研制團(tuán)隊來說是一個巨大的創(chuàng)新難題。
為此,航天科技集團(tuán)五院的研制團(tuán)隊一次次開展方案論證、進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,將小小的“宇宙級機(jī)械臂轉(zhuǎn)接頭”從創(chuàng)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(jī)械臂的接口互連,更實現(xiàn)了兩者間電氣和信息互通,在惡劣的太空環(huán)境中安全打通兩個機(jī)械臂之間的“任督二脈”。
完成任務(wù),收“刀”回“鞘”
在機(jī)械臂級聯(lián)裝置安裝過程中,首先安裝在核心艙艙壁上的懸掛裝置帶有巧妙的抱爪結(jié)構(gòu),用于捕獲和存放雙臂組合轉(zhuǎn)接件,并為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝后,航天員翟志剛輕推雙臂組合轉(zhuǎn)接件進(jìn)入卡口位置,懸掛裝置在指令遙控下,通過抱爪結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地將轉(zhuǎn)接件抓住,并將其“擁入懷中”。
那么,雙臂組合轉(zhuǎn)接件和懸掛裝置到底是什么關(guān)系呢?據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂懸掛裝置主管設(shè)計師高翔宇介紹,雙臂組合轉(zhuǎn)接件好比“刀劍”,懸掛裝置則好比“刀鞘”。未來,當(dāng)兩個空間站機(jī)械臂開展對接工作時,核心艙機(jī)械臂(大臂)將主動探向雙臂組合轉(zhuǎn)接件,通過末端視覺相機(jī)識別靶標(biāo),將其從懸掛裝置上精準(zhǔn)取出,進(jìn)而完成與“問天”實驗艙機(jī)械臂的組合,形成更長、更穩(wěn)定的靈巧型空間機(jī)器人。
“屆時,空間站機(jī)械臂可達(dá)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,隨時實現(xiàn)對空間站艙體表面的巡檢。” 高翔宇說,同時,機(jī)械臂在組合對接狀態(tài)下完成在軌任務(wù)后,又要重新分為大小機(jī)械臂兩個部分,此時雙臂組合轉(zhuǎn)接件自然是收“刀”入“鞘”,由核心艙機(jī)械臂主動將雙臂組合轉(zhuǎn)接件重新放回懸掛裝置中。
“未來,在空間站完成三艙組合后,航天員出艙任務(wù)大部分將由組合臂的形式完成?!焙教炜萍技瘓F(tuán)五院空間站機(jī)械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件主管設(shè)計師朱超說。(完)
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