1月8日凌晨3点43分,航天员翟志刚和王亚平完成中国空间站的第三次太空行走,顺利返回节点舱。此次太空行走,历时6小时55分,两名航天员都上到机械臂进行工作和测试。而刚刚曝光的一张机械臂高清图片,让我们领略到了这个中国“黑科技”的风采。
从清晰度上看,这张照片完全可以媲美国际空间站上用单反拍摄的画面,甚至连机械臂上的小字都能看清,上面标注了正反方向和开关位置,同时还写着我国太空机械臂的名字,“大臂”。
其实,这次航天员出舱,一个重要的任务就是安装一套“级连组合适配器”。当然,你也可以叫它转接器和悬挂装置,而它的作用就是将“天和”核心舱的大臂,和明年年中发射的“问天”实验舱的“小臂”组合起来,形成一个10.2加5米的机械臂组合体。虽然仍不及国际空间站加拿大2机械臂17.6米的长度,但也差不多了,而且更加灵活。
据说明年发射的“问天”实验舱“小臂”BOB半岛,长度虽然只有5米,但也是七自由度可爬行的,它既可以和“大臂”组合使用,也可以单独执行任务。而且两者是有分工的,“大臂”负责辅助航天员出舱、航天器捕捉、舱段移位等“体力重活”,而“小臂”则负责更精细的动作,有人认为它才是真正可以“剪翅膀”的“杀手锏”。
另外,从央视直播的一部分未加速的画面来看,我们的“大臂”运行速度较快,远远超过国际空间站加拿大2机械臂每秒2.5厘米的最快移动速度,这也让“剪翅膀”变得更加可能,而“大臂”和“小臂”的组合使用,充分发挥了两者的优势,“小臂”换个末端执行器,说不定还真能剪。
目前,在太空中的机械臂,除了咱们天和“核心舱”的“大臂”,以及刚才提到的国际空间站加拿大2机械臂之外,在今年7月份发射升空的俄罗斯“科学”号实验舱上,还有一个11米长的欧洲机械臂ERA,它也是七自由度可舱外爬行的BOB半岛登陆。
这三台太空机械臂都可以在空间站上移动,其中我们的“大臂”和欧洲机械臂ERA是爬行,而加拿大2机械臂则是依靠基座系统,沿着108米长的桁架进行直线移动,两者移动方式都有利有弊。
机械臂自由爬行可以抵达空间站任何一个有适配器的地方,不限于直线运动,但由于适配器的受力限制,所以抓捕的重量有限,欧洲机械臂ERA只能抓捕8吨重的物体,而我们的稍强,抓捕重量可达25吨,刚好是一个舱段的重量,而加拿大2机械臂抓捕重量达到116吨。
加拿大2机械臂之所以能抓这么重的物体,是因为它在设计之初要抓捕航天飞机,航天飞机太空梭部分的重量就是100吨左右。但是自航天飞机退役之后,加拿大2机械臂如此大的抓捕重量就“杀鸡用牛刀”了,而它为此付出的代价可一点没少,其自身重量达到1.8吨,远远超出咱们“大臂”的738千克和欧洲机械臂ERA的630千克。
除了前面提到的三台机械臂,以及我们即将在明年发射的“小臂”之外,日本在国际空间站的“希望”号实验室外,还有一个固定式太空机械臂,而俄罗斯在国际空间站“黎明”号对接舱外,也有一个伸缩式太空吊车,可以视为初代版的太空机械臂。
在所有的这些机械臂中,咱们的“大臂”是最早投入使用的可爬行机械臂,但可爬行并非独创,咱们真正的创新是大小臂的组合使用,以及较快的移动速度,大家别搞错了。