目前,中國空間站的機(jī)械臂完成了一項(xiàng)重大試驗(yàn),機(jī)械臂自動抓住天舟二號貨運(yùn)飛船,成功進(jìn)行了轉(zhuǎn)位試驗(yàn)。那么,這項(xiàng)任務(wù)的意義有多重大?我國空間站的機(jī)械臂又有多強(qiáng)大?“機(jī)械臂剪斷人造衛(wèi)星的太陽能帆板”這一科幻橋段能否實(shí)現(xiàn)呢?
在神舟十二號航天員執(zhí)行我國空間站的首次載人飛行任務(wù)之前,天舟二號貨運(yùn)飛船先帶著大量的物資飛往太空,自動與天和核心艙前向端口完成對接。完成“送貨”任務(wù)的天舟二號并沒有被撤離,而是被用于非常重要的試驗(yàn)。
在這次試驗(yàn)中,天和核心艙機(jī)械臂的一端對接到天舟二號上的目標(biāo)適配器,完成了捕獲。之后,天舟二號與空間站分離。機(jī)械臂開始轉(zhuǎn)動,拖動數(shù)噸重的天舟二號進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位,轉(zhuǎn)動了一定角度。接著,機(jī)械臂又把天舟二號轉(zhuǎn)回來,重新與空間站完成對接。
在機(jī)械臂自動完成艙段轉(zhuǎn)位試驗(yàn)之后,航天員還會手動操控機(jī)械臂,進(jìn)行艙段轉(zhuǎn)位試驗(yàn)。這與此前飛船的交會對接一樣,既要有自動對接技術(shù),又要有手動對接任務(wù),這樣可以更好地應(yīng)對未知狀況。
此次機(jī)械臂成功自動轉(zhuǎn)位天舟二號,完成了一系列的精準(zhǔn)操控,為之后的空間站建造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。那么,為什么我國的空間站建造要用到艙段轉(zhuǎn)位技術(shù)呢?
我國的空間站尚未建造完成,目前只有天和核心艙在太空中運(yùn)行。在2022年,我國還將陸續(xù)發(fā)射問天、夢天兩段實(shí)驗(yàn)艙,與核心艙進(jìn)行對接,組成T字型結(jié)構(gòu),建成中國空間站的基本構(gòu)型。
問天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)入太空后,將會進(jìn)入與核心艙相同的軌道,并追趕上核心艙,然后與核心艙的前向?qū)涌谶M(jìn)行對接。由于前向?qū)涌谥挥幸粋€,在夢天實(shí)驗(yàn)艙到來之前,空出前向?qū)涌?,并且為了組成T字型結(jié)構(gòu),需要對問天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行轉(zhuǎn)移。
到時,核心艙的機(jī)械臂會捕獲問天實(shí)驗(yàn)艙,然后將其進(jìn)行平面轉(zhuǎn)移,與側(cè)面的徑向?qū)涌谶M(jìn)行對接。核心艙的前向?qū)涌诰湍芸粘鰜恚S后到來的夢天實(shí)驗(yàn)艙能與之進(jìn)行對接。同樣地,夢天實(shí)驗(yàn)艙也會被機(jī)械臂轉(zhuǎn)移到徑向?qū)涌?。通過強(qiáng)大的機(jī)械臂,就能在軌完成空間站的建造。
我國空間站的機(jī)械臂可謂是集成一系列高精尖技術(shù)的高端航天裝備,它自身的重量約0.74噸,但它的“臂力”高達(dá)25噸。即便問天、夢天每段實(shí)驗(yàn)艙都是重達(dá)20噸,機(jī)械臂也能輕松完成空間大挪移。
除了轉(zhuǎn)移艙段之外,機(jī)械臂也能用于轉(zhuǎn)移航天員。機(jī)械臂擁有7個自由度,可以完成一系列復(fù)雜而又精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)移任務(wù)。在出艙時,如果航天員要到比較遠(yuǎn)的地方開展任務(wù),可以讓航天員固定在機(jī)械臂的一端,由機(jī)械臂把航天員轉(zhuǎn)移過去。
雖然機(jī)械臂的長度有限,但它不是被完全固定住的。機(jī)械臂的兩端都經(jīng)過了特別設(shè)計,可以實(shí)現(xiàn)頭尾互換,在空間站的外表面前后爬行,這樣機(jī)械臂就能移動到空間站的各個地方開展作業(yè)。
有了這樣強(qiáng)大的機(jī)械臂,以后太空飛船與空間站伴飛的時候,機(jī)械臂就能將其捕獲過來,然后再進(jìn)行對接。未來,我國將會發(fā)射巡天空間望遠(yuǎn)鏡(CSST),它將與我國空間站共軌飛行。在需要的時候,空間站的機(jī)械臂可以捕獲這架望遠(yuǎn)鏡,航天員出艙進(jìn)行維修和升級,例如,拆掉舊的太陽能帆板,換上新的,這都不是沒有可能。