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【仰望太空助抗疫(1)】成功出舱,空间站机械臂如何助航天员“一臂之力”?

何伯良 最后编辑于 2021-11-08 20:54:22
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【仰望太空助抗疫(1)】

成功出舱,

空间站机械臂如何助航天员“一臂之力”?

新华社记者 新华视点 今天

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11月8日1时16分,经过约6.5小时的出舱活动,神舟十三号航天员乘组密切协作,圆满完成出舱活动全部既定任务,航天员翟志刚、航天员王亚平安全返回天和核心舱,出舱活动取得圆满成功。

  

此次出舱活动中,由航天科技集团五院抓总研制的空间站核心舱机械臂再次闪亮登场,托举航天员到达指定位置开展出舱操作,顺利完成了机械臂级联装置的安装工作,为后续实现擎天巨臂的组合打下扎实基础。


空间站机械臂:我国航天事业发展的新领域之一

空间站机械臂是我国航天事业发展的新领域之一,融合了机、电、热、控制、光学等多个专业,这也更加凸显了双臂组合转接件的研制难度。随着我国空间站建设顺利推进,双臂组合转接件将帮助两个形态截然不同的机械臂完成转接,保证组合机械臂具备承载更大载荷进行大范围转移的能力。
  

航天科技集团五院作为空间站机械臂的抓总研制单位,在关键技术、原材料选用、制造工艺、适应空间站环境的长寿命设计等方面做出突破和创新,不断向世界展示着中国智慧和中国力量。

“大臂+小臂” 四两拨千斤
  
此次出舱活动的“主角”——机械臂级联装置由双臂组合转接件和悬挂装置组成,是空间站机械臂实现组合动作的关键装备,凝结着五院空间站研制队伍的智慧和汗水。其中,双臂组合转接件更是被空间站型号研制人员形象地比喻为“宇宙级机械臂转接头”。
  

航天科技集团五院空间站机械臂飞控负责人高升介绍,空间站机械臂由核心舱机械臂(大臂)和“问天”实验舱机械臂(小臂)组成。按照空间站关键技术验证阶段的任务规划,实验舱机械臂将随“问天”实验舱一起发射入轨,并将在太空中与核心舱机械臂完成“大小臂在轨组合”的亮眼操作,而实现组合的关键装置就是双臂组合转接件。由于长度为10米的核心舱机械臂和长度为5米的实验舱机械臂“体型”差异较大,因此端口设计也有较大差别。
  

如何做好两个机械臂的对接,完成适应性强、操作难度更大的任务,对研制团队是一个巨大的创新难题。为此,五院研制团队一次次开展方案论证,一轮轮进行设计优化,将小小的“宇宙级机械臂转接头”从创意变成了“四两拨千斤”的科技神器。它不仅有助于完成两个机械臂的接口互连,更实现了两者间电气和信息的互通,在太空环境中安全打通两个机械臂之间的“任督二脉”。

未来空间站机械臂可达范围将拓展为14.5米
    

在安装过程中,首先安装在核心舱舱壁上的悬挂装置带有巧妙的抱爪结构,用于捕获和存放双臂组合转接件,并为它提供供电保证。完成悬挂装置安装后,航天员轻推双臂组合转接件进入卡口位置,悬挂装置在指令的遥控下,通过抱爪结构准确地将转接件抓住,并将其“拥入怀中”。
  

双臂组合转接件和悬挂装置的关系好比“刀剑”与“刀鞘”。航天科技集团五院空间站机械臂悬挂装置主管设计师高翔宇介绍,未来,当两个空间站机械臂开展对接工作时,核心舱机械臂(大臂)将主动探向双臂组合转接件,通过末端视觉相机识别靶标,将其从悬挂装置上精准取出,进而完成与“问天”实验舱机械臂的组合,形成更长、更稳定的灵巧型空间机器人。
  

届时,空间站机械臂可达范围直接拓展为14.5米,活动范围可直接覆盖空间站三个舱段,随时可实现对空间站舱体表面的巡检。同时,机械臂在组合对接状态下完成在轨任务后,又要重新分为大小机械臂两个部分,此时双臂组合转接件自然是收“刀”入“鞘”,由核心舱机械臂主动将双臂组合转接件重新放回悬挂装置中。
  

据悉,空间站机械臂后续将通过双臂组合转接件实现两个机械臂的组装,进而完成高难度、更加多样化的任务目标。

记者:胡喆、杨志刚、李国利、王逸涛

 

中国女航天员首次出舱!王亚平背后太空为何看不到星星,一片黑暗

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神舟十三号的三位航天员翟志刚、王亚平与叶光富,进入中国空间站已有三周多的时间。经过一系列准备,翟志刚和王亚平身着舱外航天服,相继成功出舱,进行太空行走任务,叶光富驻留在空间站内。

作为神舟十三号飞行乘组中的唯一女航天员,两度上太空的王亚平实现了多个首次。她不但是第一位进入中国空间站的女航天员,也是第一位进行太空行走的女航天员。王亚平在太空中英姿飒爽地漫步,场面蔚为震撼。

王亚平在出舱时,耀眼的太阳光从她背后照射过来。当她在太空中漫步时,我们还能看到位于她背后的蔚蓝地球。除了太阳和地球之外,王亚平背后的天空一片黑暗,看不到任何星星。

有人可能会觉得看不到星星不是正常的嘛,因为有太阳啊,我们在地球上的大白天不都是看不到星星的?但其实不是这样的。在地球上的白天,太阳光照射过来,经过地球大气层时,光线被大气中的分子、微粒朝着四面八方散射,整个天空会被照亮,淹没微弱的星光,所以我们看不到星星。到了夜晚,没有太阳光照亮天空,我们就能看到那些暗淡的星星。

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之所以有关航天员的照片或者视频中看不到星星,其原因在于相机的曝光问题。在太空中,太阳光照射过来十分耀眼,物体会被照得很亮。为了拍摄到正常的航天员画面,需要缩小相机的曝光时间和光圈,尽量减少进光量。

由于相机的进光量少了,暗淡的星光就无法在相机中显示出来,所以也就看不到任何星星。如果要拍到星星,需要增大相机的曝光时间和光圈,这时航天员、航天器就会出现过曝光的状态,看起来是白茫茫的一片。

这种现象也可以在地球上简单验证一下。用天文望远镜拍摄了月球,以两种进光量分别拍摄了如下的对比图:

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左边这张图的进光量较小,月球正常曝光,我们可以看到月球的细节,但背景天空是完全黑的,没有一颗星星。右边这种图的进光量较大,月球过曝光,白茫茫一片,但这时可以看到背景天空中的星星。

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神舟十三号的两位航天员已经完成了6.5小时的太空行走任务,成功安装机械臂级联装置,为打造强大的空间站机械臂奠定坚实基础。按照计划,神舟十三号会进行两到三次的舱外活动。在翟志刚出舱时,叶光富表示:“我下次出舱,感觉良好”,让我们一起期待叶光富的首次太空行走任务。

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4条评论

  • 谢谢张秋生老师关注支持!顺致冬日幸福安康!
    2021-11-09 19:16:56 0回复
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  • 谢谢双桂女老师关注支持!顺致冬日幸福安康!
    2021-11-09 19:13:34 0回复
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  • 谢谢泉老关注支持!顺致冬日幸福安康!
    2021-11-09 19:13:15 0回复
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  • 太空出舱无法想象,可是我们做到了。
    2021-11-09 07:50:04 0回复
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1941年生于常州,现退休,信仰坚定

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