空間站時代的..出艙

“哇，這外邊太漂亮了！”這是神舟十二號乘組航天員劉伯明在4日當天出艙后的一句感嘆，而這句帶有東北話味道的“金句”隨著央視直播畫面在互聯(lián)網(wǎng)上刷屏。

《環(huán)球時報》記者4日一早就趕赴北京航天飛行控制中心采訪本次出艙任務(wù)，當記者在大屏幕上看到航天員開啟艙門的一刻，心中感慨萬千：中國人等待這一刻，等了13年！上次實現(xiàn)中國航天員出艙活動的..突破，還要回溯到2008年的神舟七號任務(wù)，當時中國航天員翟志剛完成歷史性突破。

4日當天的這一組時刻注定是要被寫進中國載人航天史與中國空間站發(fā)展史。北京時間2021年7月4日8時11分，航天員劉伯明成功開啟天和核心艙節(jié)點艙出艙艙門，截至11時02分，航天員劉伯明、湯洪波身著中國自主研制的新一代“飛天”艙外航天服，已先后從天和核心艙節(jié)點艙成功出艙，并已完成在機械臂上安裝腳限位器和艙外工作臺等工作，之后又在機械臂支持下，相互配合開展空間站艙外有關(guān)設(shè)備組裝等作業(yè)。北京時間12時09分，航天員劉伯明、湯洪波協(xié)同完成空間站艙外全景相機抬升操作。完成操作后，劉伯明把自己的頭盔相機對準地球并解說：“現(xiàn)在有白云朵朵，還有成片的，像海洋一樣的畫面。現(xiàn)在，跟隨我的步伐，一起自由地飛翔吧?！逼溟g，在艙內(nèi)的航天員聶海勝配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時間4日14時57分，經(jīng)過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務(wù)，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標志著我國空間站階段航天員..出艙活動取得圓滿成功。據(jù)了解，此次出艙活動，天地間大力協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合，圓滿完成了艙外活動相關(guān)設(shè)備組裝、全景相機抬升等任務(wù)，..檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能，..檢驗了航天員與機械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動的順利實施奠定了重要基礎(chǔ)。

《環(huán)球時報》記者獲悉，神舟十二號航天員乘組自6月17日進駐天和核心艙以來，按計劃開展了各項工作，目前3名航天員狀態(tài)良好，后續(xù)在軌飛行期間還將進行一次出艙活動。

機械臂如何成為航天員“座駕”

相比神舟七號的出艙方式，本次出艙任務(wù)中，空間站核心艙的機械臂..托舉航天員到指定位置，圓滿完成出艙操作，因此它被媒體稱為“航天員座駕”。這一目前同類航天產(chǎn)品中復(fù)雜度.高、規(guī)模.大、控制精度.高的空間智能機械系統(tǒng)到底如何深度參與到出艙任務(wù)的呢？

《環(huán)球時報》記者從空間站核心艙機械臂抓總研制單位——航天科技集團五院了解到，核心艙機械臂展開長度為10.2米，.多能承載25噸的重量，是空間站任務(wù)中的“大力士”，主要承擔艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動、艙外貨物搬運、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護等八大類在軌任務(wù)。

據(jù)介紹，空間站核心艙機械臂是我國..可長期在太空軌道運行的機械臂，肩部設(shè)置了三個關(guān)節(jié)、肘部設(shè)置了一個關(guān)節(jié)、腕部設(shè)置了三個關(guān)節(jié)，一共七個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)對應(yīng)一個自由度，就如同人的手臂一般能自由活動。通過各個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，它能實現(xiàn)自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員出艙順利開展出艙任務(wù)提供強有力的**。為擴大任務(wù)觸及范圍，空間站核心艙機械臂還具備“爬行”功能。據(jù)介紹，機械臂通過末端執(zhí)行器與目標適配器對接與分離，同時配合各關(guān)節(jié)的聯(lián)合運動，從而實現(xiàn)在艙體上的爬行轉(zhuǎn)移。

在這次的艙外行走中，機械臂又是如何發(fā)揮“座駕”作用呢？航天科技集團五院空間站系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師湯溢介紹說，在艙外時，航天員處于失重狀態(tài)，再加上艙外航天服的加壓，活動起來十分不便。機械臂可以讓航天員免去攀爬環(huán)節(jié)，為航天員節(jié)省.大體力?！?重要的是釋放了雙手，讓航天員能干更加有意義的事兒。”五院空間站系統(tǒng)副總師侯永青介紹：“我們做了一個叫腳限位器的，有點像咱們滑雪用的滑板。把它裝在機械臂上，人站在上面，通過機械臂的爬行到指定位置?！睖邕€透露：“腳限位器可以通過踮腳、左右腳用力實現(xiàn)前后、左右傾斜?！?

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，空間站機械臂是我國航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域之一，研制單位在關(guān)鍵技術(shù)、原材料選用、制造工藝、適應(yīng)空間站環(huán)境的長壽命設(shè)計等方面均作出了巨大的突破和創(chuàng)新。中國由此成為**上第三個掌握大型空間機械臂核心技術(shù)并應(yīng)用的**，全部核心部件實現(xiàn)國產(chǎn)化，并形成多項**空間機器人行業(yè)標準，**空間智能裝備的中國制造之路。

“飛天”艙外航天服如何護佑航天員

本次出艙任務(wù)中的艙外航天服備受外界關(guān)注。就以首先出艙的劉伯明為例，他穿著中國“飛天”艙外航天服在艙外工作了數(shù)小時，一定程度上體現(xiàn)該艙外航天服的性能。

據(jù)介紹，艙外航天服是一種微型載人航天器，既能滿足航天員生命保障需求，又能實現(xiàn)艙外移動。此次用來執(zhí)行出艙任務(wù)的艙外航天服高2米左右，科技含量比以前更高、關(guān)節(jié)更靈活、支持出艙時間也更久——從以前的4小時增加到8小時。航天服頭盔上配有攝像機，可以全程記錄航天員艙外操作過程。對比視頻畫面，可以發(fā)現(xiàn)與13年前出艙的神舟七號航天員有明顯不同——此次出艙，航天員與艙體之間不再有電臍帶連接。這是因為艙外航天服已實現(xiàn)供氧和溫度、壓力控制，**了航天員艙外活動的負擔，使其活動范圍更廣、更靈活。

相比實現(xiàn)我國航天員..太空出艙任務(wù)的神舟七號任務(wù)，空間站任務(wù)中艙外服性能又有哪些改進呢？中國航天員科研訓(xùn)練中心航天服工程研究室主任、載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師張萬欣介紹，針對空間站任務(wù)出艙活動需求，這次任務(wù)使用的艙外服在“神七”艙外服研制的基礎(chǔ)上，進行了三方面重要改進：一是改變了結(jié)構(gòu)布局設(shè)計，二是提高了服裝的壽命，三是提高了人服能力?？傊壳暗目臻g站艙外航天服較..代相比，具有使用時間更長、安全可靠性更高、機動靈活性更好、測試維修性更強的特點。

另據(jù)..介紹，身著艙外航天服的航天員還可以在出艙時使用核心艙內(nèi)的WiFi。航天員在進駐核心艙第二天，就已建立起艙上WiFi環(huán)境。據(jù)航天科技集團五院空間站系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師湯溢介紹，以空間站為中心，半徑40米范圍內(nèi)的周邊都可以共享“天和”網(wǎng)絡(luò)。因此，艙外航天員的視頻畫面、話音通話、生理參數(shù)等數(shù)據(jù)都可以實時傳輸?shù)脚搩?nèi)和地面，并且減少了有線設(shè)備的煩瑣，使航天員活動更加靈活。

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