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11月8日凌晨，航天員翟志剛、王亞平安全返回中國(guó)空間站“天和”核心艙，至此，神舟十三號(hào)航天員乘組第一次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。出艙活動(dòng)中，被稱作百變金剛“中國(guó)臂”的空間站核心艙機(jī)械臂再次耀眼太空，引發(fā)關(guān)注。

核心艙機(jī)械臂展開(kāi)長(zhǎng)度為10米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務(wù)中的“大力士”，其主要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等8大類在軌任務(wù)。

據(jù)中國(guó)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，空間站核心艙機(jī)械臂是我國(guó)首個(gè)可長(zhǎng)期在太空軌道運(yùn)行的機(jī)械臂，其肩部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)、肘部設(shè)置了1個(gè)關(guān)節(jié)、腕部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)，一共7個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)自由度，就如同人的手臂一般，具有較為靈活的活動(dòng)能力。

“在這次出艙活動(dòng)中，核心艙機(jī)械臂托舉航天員到達(dá)指定位置開(kāi)展出艙操作，順利完成了‘機(jī)械臂級(jí)聯(lián)裝置’的安裝工作，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)‘擎天巨臂的組合’打下扎實(shí)基礎(chǔ)。”高升說(shuō)。

打通“任督二脈”

據(jù)高升介紹，空間站機(jī)械臂由“天和”核心艙機(jī)械臂和“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂組成，前者是大臂，后者是小臂。

按照空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證及建造階段的任務(wù)規(guī)劃，實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂將隨“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙一起發(fā)射入軌，并將在太空中與“天和”核心艙機(jī)械臂完成“大小臂在軌組合”。要實(shí)現(xiàn)這一操作，并不容易。

高升告訴記者，核心艙機(jī)械臂長(zhǎng)度為10米，實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂長(zhǎng)度為5米，兩者“體型”差異較大，端口設(shè)計(jì)有較大差別。如何做好兩個(gè)機(jī)械臂的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)“1+1="1"”的效果，對(duì)研制團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的創(chuàng)新難題。

此次出艙活動(dòng)的重要“配角”——“機(jī)械臂級(jí)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(shí)現(xiàn)組合動(dòng)作的關(guān)鍵裝備。其中，“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”更是被研制人員形象地比喻為“宇宙級(jí)機(jī)械臂轉(zhuǎn)接頭”。

“有了雙臂組合轉(zhuǎn)接件這個(gè)‘宇宙級(jí)機(jī)械臂轉(zhuǎn)接頭’，不僅可以‘四兩撥千斤’，有助于完成兩個(gè)機(jī)械臂的接口互連，還可以實(shí)現(xiàn)兩者間電氣和信息的互通，在惡劣的太空環(huán)境中安全打通兩個(gè)機(jī)械臂之間的‘任督二脈’。”高升說(shuō)。

他告訴記者，隨著我國(guó)空間站建設(shè)順利推進(jìn)，“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”將幫助兩個(gè)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。

收“刀”回“鞘”

那么，“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”和“懸掛裝置”之間到底是什么關(guān)系？

中國(guó)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(jì)師高翔宇打了個(gè)比方：如果把“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”比作“刀劍”，那么“懸掛裝置”就是“刀鞘”。

在11月7-8日的出艙活動(dòng)中，航天員需要先在“天和”核心艙艙壁上安裝“懸掛裝置”，并確認(rèn)抱爪結(jié)構(gòu)，用于捕獲和存放“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”，為后者提供電源。

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。這時(shí)，“懸掛裝置”則在指令的遙控下，通過(guò)抱爪結(jié)構(gòu)將“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”抓住，并將其“擁入懷中”。

高翔宇告訴記者，未來(lái)，當(dāng)空間站的兩個(gè)機(jī)械臂開(kāi)展對(duì)接工作時(shí)，“天和”核心艙機(jī)械臂將主動(dòng)探向“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”，通過(guò)末端視覺(jué)相機(jī)識(shí)別靶標(biāo)，將其從“懸掛裝置”上精準(zhǔn)取出，進(jìn)而完成與“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂的組合，形成更長(zhǎng)、更穩(wěn)定的靈巧型空間機(jī)器人。

“這不僅是世界首次，更是中國(guó)智慧的重要體現(xiàn)。”高翔宇說(shuō)。

到那時(shí)，空間站機(jī)械臂的總長(zhǎng)度，將拓展至14.5米，活動(dòng)范圍可直接覆蓋空間站三個(gè)艙段，隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間站艙體表面的“巡檢”。在完成在軌任務(wù)后，空間站機(jī)械臂又要回到大小機(jī)械臂兩個(gè)部分，這時(shí)，“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”自然是收“刀”入“鞘”——由核心艙機(jī)械臂將“雙臂組合轉(zhuǎn)接件”重新放回“懸掛裝置”之中。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件主管設(shè)計(jì)師朱超憧憬著兩個(gè)機(jī)械臂組裝起來(lái)的壯觀模樣，他說(shuō)，“在空間站未來(lái)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，進(jìn)一步向世界展示著中國(guó)智慧。”

2021年11月09日 12 版