中国空间站机械臂有多牛?舱外爬行、捕获飞行器,美国感到恐怖
中国空间站的落成可谓令人激动不已,这也是人类航天史上的又一里程碑。
然而很多人对于中国空间站的机械臂却感到好奇,它究竟有什么功能,能完成怎样的任务。
机械臂又有多强大,以至于美国人都感到恐慌?
机械臂在空间站中扮演着怎样的重要角色?
本文将对这些问题进行逐一解析,让你全面了解中国空间站机械臂的神奇之处。
航天“搬运工”。
我们很难想象,在浩瀚无垠的太空中,漂浮着一个大型的空间站,其中有不同的舱段,这些舱段怎么会漂浮在太空中不碰撞呢?
这就要靠中国航天员站姿娃娃“天和”和“机械臂”两者之间默契配合了。
中国空间站设计为三个舱段,其中两个科学实验舱是在空间中完成的。
这三个舱段通过对接机构连接在一起,而对接机构上有许多小球,这些小球之间是有非常严格的间隙要求的,因此在安装的时候就显得非常关键。
这就需要用到机械臂。
机械臂是中国空间站的一大“亮点”,如果说“天和”
号是中国空间站的心脏,那么机械臂就是它最重要的“工具”。
机械臂又叫对接机械臂,它主要负责舱段转位、货物搬运等工作,其作用相当于机械化后的“太空搬运工”。
空间站在工作过程中,舱段需要频繁转位,这个工作量巨大,不仅耗时长,而且工作环境还比较恶劣。
为了减轻航天员的工作压力,同时又能保证舱段转位的准确性,国家就专门研发出了对接机械臂。
这个机械臂当时有什么技术难点吗?
这个问题可以从两个方面进行分析。
首先,从设计方面来说,在空间站当中大型机器不好安装,因此这个机械臂需要尽可能小,那它又要如何保证在长时间的工作过程中不发生断裂呢?
为了解决重量和稳定性之间相互矛盾的问题,科研人员最终决定采用两根臂杆构成机械臂,每根杆子上再加上一套完整的七自由度关节,这样做既保证了重量,又兼顾了稳定性。
同时,机械臂要有必要的自由度才能完成复杂任务。
其次,从负载能力方面来说,舱段本身就有很大的重量,而作为一种运输工具,对接机械臂还需承担起自身的重量,因此对于机械臂来说,负载能力是很重要的。这个负载能力最终定下来是25吨,这是考虑到设计寿命为15年,能够完成多个任务的同时,还要考虑到操作失误和其他因素等。
支援航天员舱外作业。
中国空间站采用的是模块化结构形式,也就意味着未来将会有更多的实验舱加入其中,而这些实验舱都是要通过发射器送到太空中的。
因此,如果单靠对接机械臂进行人工操作,耗费人力物力不说,也大大增加了航天员的危险性,也会影响整个空间站运行进度,这显然不是一个好的办法。
于是航天科研人员就又把目光投向了智能化的方向,于是在自动化任务和智能操作的帮助下,中国空间站完全可以实现在不依靠任何辅助情况下实现自动化对接。
但是这样一来,对接机械臂就必须要具备较强的智能化功能,它不仅能够自主判断对接条件,还能自动选择对接方式,可以完成这个复杂的过程。
在这个过程中,对接前首先会有两个航天器之间进行对比,收集各项信息,并将其传递给对接器。
而对接器再进行数据分析,在确认各项数据达到对接标准后,就传递给对接机构,两者间的配合也就可以开始进行对接。
而当两个航天器成功对接后,对接机构还会不断进行数据监测,确保整个对接过程没有问题,一旦出现问题,会迅速发出警报。
如此看来,对接机械臂不仅可以担任对接任务的执行者,而且还可以作为对接任务的监督者,这就更为航天器之间的对接提供了更高效率和更好安全保障。
当然,这只是对接机械臂的一小部分功能。
还有许多功能都是它发挥着巨大的作用。
在中国空间站完成扩建后,还剩下一根临近舱,目前计划是让我国嫦娥六号无人飞船捕获这根临近舱。
这也是我国首度尝试这一活动,未来可能会与国际再进行这种舱段转位或者舱段捕获活动。
对 “嫦娥六号”来讲,捕获任务并不是它主要载荷,而是要借助这台新型小型探测器实现,在这种转移过程中,需要借助机械臂调节位置,以便实现捕获目标顺利进行。
然而,将舱段捕获又与手动传输方式有所不同,对接机制不同于手动传输方式,所以这对于我国宇航员来说既生疏又陌生,这就对宇航员提出了更高的挑战。
因此,有些宇航员在进入太空之前,为了提高自身捕获技能,他都会通过模拟训练模式提高自身能力,为自己预热。
当然,另外一些宇航员也会随机应变,听从指挥,通过指令完成这一任务。
具备舱外检查能力。
除了能协助宇航员进行舱外作业之外,第二代大型电视装配系统还可以协助宇航员完成一些任务,比如说支持一些科学实验装置,这些装置需要地面控制进行设置,但又不能在飞行过程中干扰宇航员操作。
这些装置在进入轨道后,需要通过蓝色线缆与宇航员连接在一起。
当这些步骤完成后,需要打开不同种类的滤光镜去查看图像质量,对于图像质量较差的装置还需要太阳遮挡,是宇航员用手将遮阳板移回去,当图像质量好转后,再将遮阳板放回去。
机械臂则负责将其他一些科学实验装置固定在结构框架上,然后根据需要将它们调整到合适的位置,以便它们能够抓取所需到图像信息等关键信息数据。
该测量系统可以自动获取位置信息,并将其用于评估相机和相关设备是否符合技术标准,并且是否满足规定要求。
当图像质量达到标准后,还需要评估设备是否被正确安装,以确保其正确和准确,那么这就需要航天员来观察相机图像。
当一切检测完毕后,需要将这些图像记录下来,以备将来检查,如果发现一些问题,需要识别所发生的问题类型,以便在修理过程中能够进行针对性处理,其方法取决于所发生的问题类型。
这样一来,如果在太空中检测到设备问题,可以通过实时获取数据,然后根据预设好的处理程序一步步排查潜在问题,并逐步消除潜在风险,这样无疑会减少很多麻烦。
在这些检查过程中,第二代大型遥操作装配系统都发挥了重要作用,可以说是不可或缺的一部分,都起到了人工不能替代的重要作用,这充分体现了该系统设计中多功能性的优越性。
中国空间站机械臂是我国航天事业的一大重要成就,其强大的功能让我们看到了中国科技的发展水平。
随着中国空间站的建设不断进展,相信未来会有更多惊喜等待着我们去探索。
中国航天事业也将不断攀登新的高度,为人类共同的太空事业贡献力量。
希望中国的航天事业越来越发展,也希望国际间可以加强合作,共同探索宇宙奥秘!
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