7月4日，在北京航天飛行控制中心大屏拍攝的航天員在艙外工作場(chǎng)面。新華社記者 金立旺 攝
7月4日，經(jīng)過(guò)約7小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組圓滿完成出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，我國(guó)空間站階段航天員首次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。
記者從航天科技集團(tuán)五院獲悉，我國(guó)在核心艙機(jī)械臂、艙外維修與輔助工具、天地通信系統(tǒng)等領(lǐng)域取得一系列技術(shù)突破，為出艙活動(dòng)順利實(shí)施提供了有力保障。
核心艙機(jī)械臂提供有力支撐
此次出艙活動(dòng)首次檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力，雄偉有力的空間站核心艙機(jī)械臂格外引人注目。
空間站核心艙機(jī)械臂展開長(zhǎng)度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務(wù)中的“大力士”。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)，每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)1個(gè)自由度，具有七自由度的活動(dòng)能力。
通過(guò)各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，空間站核心艙機(jī)械臂能夠?qū)崿F(xiàn)自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員順利開展出艙任務(wù)提供強(qiáng)有力的保證。
這是空間站全景相機(jī)拍攝的地球畫面（7月4日攝于北京航天飛行控制中心）。新華社記者 金立旺 攝
除支持航天員出艙活動(dòng)外，空間站核心艙機(jī)械臂還承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、艙外貨物搬運(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等在軌任務(wù)，是目前同類航天產(chǎn)品中復(fù)雜度最高、規(guī)模最大、控制精度最高的空間智能機(jī)械系統(tǒng)。
為擴(kuò)大任務(wù)觸及范圍，空間站核心艙機(jī)械臂還具備“爬行”功能。由于核心艙機(jī)械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的關(guān)節(jié)配置方案，肩部和腕部關(guān)節(jié)配置相同，意味著機(jī)械臂兩端活動(dòng)功能是一樣的。機(jī)械臂通過(guò)末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器對(duì)接與分離，同時(shí)配合各關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在艙體上的爬行轉(zhuǎn)移。
據(jù)悉，航天科技集團(tuán)五院在抓總研制過(guò)程中，在關(guān)鍵技術(shù)、原材料選用、制造工藝、適應(yīng)空間站環(huán)境的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)等方面均取得創(chuàng)新突破，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
“機(jī)械伙伴”協(xié)助克服艙外作業(yè)困難
航天服手套充壓后操作不便、單手操作難度大、在軌防飄要求高……開展艙外作業(yè)，航天員面臨諸多挑戰(zhàn)。作為航天員執(zhí)行出艙任務(wù)的“機(jī)械伙伴”，艙外維修與輔助工具可以協(xié)助航天員有效克服這些困難。
艙外維修與輔助工具不僅有用于艙外設(shè)備維修的艙外電動(dòng)工具、艙外扳手、通用把手等工具，也有配合航天員艙外姿態(tài)穩(wěn)定及轉(zhuǎn)換的便攜式腳限位器、艙外操作臺(tái)等輔助工具。
——艙外電動(dòng)工具可以適應(yīng)艙外復(fù)雜的真空和高低溫環(huán)境，具有定力矩?cái)Q緊、擰松的工作模式，并且設(shè)置有休眠模式。
——艙外通用把手可以安裝到維修設(shè)備上，用于航天員在軌維修時(shí)進(jìn)行待維修設(shè)備的轉(zhuǎn)移及防漂。
——便攜式腳限位器設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)、俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航四個(gè)關(guān)節(jié)自由度，可協(xié)助航天員在艙外調(diào)整至執(zhí)行任務(wù)的工作姿態(tài)；與之配合使用緊密的艙外操作臺(tái)，可協(xié)助航天員進(jìn)行維修任務(wù)時(shí)掛放設(shè)備和維修工具，解放航天員雙手，實(shí)現(xiàn)設(shè)備或維修工具的臨時(shí)存放。
——與航天服直接相連的微型工作臺(tái)，則像一根多功能腰帶一樣環(huán)繞在航天服腰部，將航天員出艙使用的艙外電動(dòng)工具、艙外通用把手和艙外扳手隨身攜帶，確保航天員隨用隨取。
此次航天員出艙任務(wù)的成功實(shí)施，充分驗(yàn)證了艙外維修與輔助工具在軌應(yīng)用的可靠性，后續(xù)將配合航天員完成更多在軌出艙任務(wù)，是我國(guó)空間站長(zhǎng)期在軌運(yùn)行的有力保障。
7月4日，在北京航天飛行控制中心大屏拍攝的航天員劉伯明出艙場(chǎng)面。新華社記者 金立旺 攝
通信“天路”確保天地通信暢通
開展出艙活動(dòng)，需要天地間大力協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合，與地面建立高速及時(shí)的通信聯(lián)系至關(guān)重要。
航天科技集團(tuán)五院研制的第三代中繼終端產(chǎn)品，通過(guò)與中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)和天鏈二號(hào)建立中繼鏈路，實(shí)現(xiàn)中繼通信，確保航天員與地面通信的實(shí)時(shí)暢通，好比在太空中搭建了地面與中繼衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星與航天員之間的“天路”。
與此同時(shí)，航天科技集團(tuán)五院研制的出艙通信子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)外航天員之間、艙內(nèi)外航天員與地面人員之間，以及艙外航天員之間的全雙工語(yǔ)音通信，在航天員艙外活動(dòng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信全覆蓋。
與上一代系統(tǒng)相比，該產(chǎn)品具有通信距離更遠(yuǎn)、通信速率更高、工作壽命更長(zhǎng)等特點(diǎn)，同時(shí)具有更強(qiáng)的空間環(huán)境抗電磁干擾能力，并支持多名航天員同時(shí)出艙活動(dòng)時(shí)的通話功能。
此外，艙外圖像傳輸子系統(tǒng)為艙外提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過(guò)出艙無(wú)線收發(fā)設(shè)備提供的“熱點(diǎn)”進(jìn)行圖像傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航天員出艙活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)記錄等功能。
記者張泉、胡喆
