太空里的機(jī)械臂

深藍(lán)

中國(guó)的“天宮”空間站熱度持續(xù)上升，太空冒險(xiǎn)扣人心弦又讓人向往。你知道眼下最熱門的太空裝置是什么嗎？那當(dāng)然是我國(guó)目前智能程度最高、規(guī)模與技術(shù)難度最大、設(shè)計(jì)最復(fù)雜的空間智能制造系統(tǒng)！這一長(zhǎng)串名頭兒是否讓你云里霧里了？沒關(guān)系，我們且慢慢往下看。

“長(zhǎng)腦子”的機(jī)械臂

空間智能制造系統(tǒng)是什么？其實(shí)它有一個(gè)通俗的名稱——空間機(jī)械臂。對(duì)！就是那個(gè)能夠從空間站伸出去的機(jī)械“手臂”，能夠協(xié)助航天員完成大量艙外操作任務(wù)，也是載人航天器不可或缺的重要輔助裝置。

更讓人意想不到的是，空間機(jī)械臂不僅是一個(gè)靈活的機(jī)械裝置，還是“長(zhǎng)腦子”的呢！空間機(jī)械臂更像是一個(gè)智能機(jī)器人，它能夠精確操作各種設(shè)備，并具有視覺識(shí)別能力，因此不僅可以受航天員遙控，也可以自主分析具體情況并做出相應(yīng)反應(yīng)。

后起之秀

人類探索太空已近百年，在如此漫長(zhǎng)的時(shí)間里，能夠真正發(fā)揮空間機(jī)械臂作用的國(guó)家簡(jiǎn)直是鳳毛麟角，截至目前也不過加拿大、德國(guó)、日本和中國(guó)而已。其中，中國(guó)的空間機(jī)械臂雖剛剛問世，但很快就吸引了全世界的目光，我們依靠技術(shù)進(jìn)步帶來的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”，贏得了贊譽(yù)。

隨著20世紀(jì)70年代美國(guó)航天飛機(jī)的研發(fā)，空間機(jī)械臂開始研制。1981年，加拿大航天飛機(jī)成功發(fā)射升空，攜帶一套由加拿大研發(fā)的六自由度機(jī)械臂系統(tǒng)，稱為“加拿大1號(hào)”，這臺(tái)機(jī)械臂總長(zhǎng)15.2米，直徑0.38米，能夠抓取、存放332.5千克的物品或設(shè)備。不久，“加拿大2號(hào)”機(jī)械臂問世，各方面性能較上一代大幅提高，成為國(guó)際空間站的“頂梁柱”。

加拿大、德國(guó)、日本等國(guó)家的機(jī)械臂都各有特色。那么，初來乍到的“新人”——中國(guó)機(jī)械臂，又有什么過“臂”之處呢？

媲美“加拿大2號(hào)”

中國(guó)“天宮”空間站上安裝的機(jī)械臂，其技術(shù)水平處于世界前列，足以媲美國(guó)際空間站的“加拿大2號(hào)”。

核心艙的機(jī)械臂總長(zhǎng)10.2米，有7個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，達(dá)到了七自由度，比人的手臂還要靈活，而且力量更為強(qiáng)大，能夠?qū)?、移?dòng)25噸重的物體。同樣達(dá)到七自由度的還有實(shí)驗(yàn)艙的機(jī)械臂，實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂主要用于安裝、回收、更換實(shí)驗(yàn)載荷，也可用來支持航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)，以及巡視檢查艙外設(shè)備。

核心艙和實(shí)驗(yàn)艙的機(jī)械臂可以直接對(duì)接，形成長(zhǎng)度為15米的超長(zhǎng)機(jī)械臂，這樣一來，這條超長(zhǎng)“手臂”就能觸到空間站外表面的任何部位了。

特殊的“手”

空間機(jī)械臂能抓取設(shè)備，那它的“手”長(zhǎng)什么樣？如果我告訴你它沒有手，取而代之的是一個(gè)“插頭”，你能想象出它的樣子嗎？

這個(gè)“插頭”名叫末端執(zhí)行器，它如何完成抓取動(dòng)作呢？原來，在被抓取的空間設(shè)備上，裝有一個(gè)適配器，這個(gè)適配器能和同樣規(guī)格的末端執(zhí)行器緊密對(duì)接，完成鎖定之后，空間機(jī)械臂就可以牢牢地“抓”住目標(biāo)物體，進(jìn)行操作了。

無論是“天宮”空間站的“天河”核心艙、“天舟”貨運(yùn)飛船、“神舟”載人飛船，還是未來將要上天的“夢(mèng)天”“問天”實(shí)驗(yàn)艙，它們的表面都安裝有多個(gè)適配器，方便空間機(jī)械臂“抓取”。

“長(zhǎng)腦子”的空間機(jī)械臂具有巨大的使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)空間科學(xué)及其發(fā)展具有推動(dòng)作用，堪稱中國(guó)航天技術(shù)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑！正是因?yàn)檫@樣一個(gè)又一個(gè)里程碑，中國(guó)人的“太空夢(mèng)”正在一點(diǎn)點(diǎn)變成現(xiàn)實(shí)，未來會(huì)更加值得我們期待！