版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

問天實驗艙的成功發射，並與(yu) 天和核心艙成功對接，為(wei) 天宮空間站送來了許多科學實驗櫃，以開展太空實驗，進而解決(jue) 有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。在這些實驗櫃中，搭載了一個(ge) 可視、可測、可控、高精度、可更換的科學手套箱。

科學手套箱示意圖

這個(ge) 手套箱是用來做什麽(me) 的？對太空科學研究有什麽(me) 幫助？請任務組的相關(guan) 專(zhuan) 家來為(wei) 大家講解吧。

不是所有手套都有資格上天

手套箱這個(ge) 名字初聽起來有些奇怪，大衣櫃是用來裝衣服的，而手套箱是用來裝手套的？航天員在空間站中用那麽(me) 多手套做什麽(me) 呢？

在問天實驗艙的各個(ge) 實驗櫃裏，都搭載了經過精妙設計製造出來的各類實驗模塊。如果在做實驗的過程中用手直接觸碰，不但可能汙染實驗儀(yi) 器，還可能造成實驗參數的變動，破壞實驗的科學性。

因此，實驗模塊必須與(yu) 空間站裏的空氣隔離開來，用來隔離實驗模塊的裝置，就是我們(men) 所說的手套箱。手套箱上有四個(ge) 特殊的手套，供航天員進行手套箱裏的操作。箱上的可視窗口和檢測設備，則可以讓航天員實施看到箱中的狀態變化，為(wei) 實驗開展提供數據支持。

手套箱裏確實有手套不假，但不是我們(men) 平時所接觸的普通手套。這些天上的手套有什麽(me) 特殊之處？

首先，航天中所有材料對於(yu) 阻燃性有很高的要求，因此製造手套的也必須是非常不易燃燒的材質。我們(men) 日常所見到的手套，無論是棉麻還是化纖，都很容易燃燒，這一條就“海選”掉了絕大部分候選手套。此外，在常規的默認的科學實驗的情況下，航天員是不能夠用手直接進行操作的，這對手套的觸感要求很高，操作的靈活性也是要考慮的因素，因此不易燃燒的金屬材質也就基本沒戲了。最後，無論金屬和非金屬材料，要有很強的抑製黴菌生長的能力，否則將會(hui) 汙染手套箱導致實驗失敗。因此，想要開發出一種完全符合上述三個(ge) 條件的手套材料，需要投入大量的心血和時間。

科學手套箱示意圖

除此之外，手套箱還設計了特殊的快速更換手套功能，使得航天員在更換手套的同時，還能夠維持手套箱內(nei) 部與(yu) 外部的隔離，從(cong) 而防止了雙向汙染。

手套箱裏的機械臂：手抖星人的福音

手套箱中還配備了靈巧的機械臂，可以進行在軌高精度科學操作。它麵向於(yu) 我們(men) 的空間生物、生命科學和航天醫學等方麵的空間交叉式的科學實驗平台，可以為(wei) 科學實驗提供一個(ge) 密閉、潔淨的操作空間。這一機械臂可以實現0.5毫米的操作精度，真不愧是手抖星人的福音啊！有了這樣的機械臂，航天員就能更加精確地完成實驗操作了。

手套箱中的機械臂示意圖

上麵這個(ge) 圖還不是機械臂的完全體(ti) 。在手套箱中還配備有顯微操作係統，可以完成細胞核的提取和注射這樣非常精細的操作。該係統可以實現5微米的操作精度，也就是一根頭發絲(si) 直徑的十分之一的長度。

機械臂就是航天員手臂的延伸，在確保航天員不接觸實驗裝置的前提下，代替航天員的雙手，進行實驗操作。它可以在箱體(ti) 內(nei) 進行批量式搬運，例如取放培養(yang) 皿；進行在軌細胞相關(guan) 研究，例如進行顯微注射等；還可以發出紫外線，對手套箱內(nei) 進行滅菌，進行徹底完全自動清潔。

“手”通天，“眼”也要通天

手套箱上還有大量的傳(chuan) 感器，實時記錄著手套箱裏各處的電壓信號、電流信號，以及溫度、濕度、光照、風力等信息，反映著手套箱或實驗裝置的工作狀態。

傳(chuan) 感器示意圖

解讀這些信息可能超出了航天員的專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站範圍，也會(hui) 占用他們(men) 的工作時間。因此，手套箱上的所有傳(chuan) 感器信息都可以實時地傳(chuan) 輸到地麵實驗室，由地麵科學家負責解讀和調整，並且可以從(cong) 地麵發出指令，直接控製手套箱的參數。

也就是說，除了航天員，地麵上的科學家也能夠實時地“看”到手套箱，通過各種傳(chuan) 感器信號來了解其工作狀態，足不出戶，就可以在空間站裏開展科學實驗。而手套箱上的多種調節功能也可以充分滿足科學實驗所需要的不同參數，溫度、濕度、光照等都可以精細調整，讓手套箱真正成為(wei) 開放、自由的科學實驗平台。

您辛苦了！

科學手套箱是航天員和科學家的“手”和“眼”，幫助他們(men) 完成科學實驗，維護實驗模塊不受汙染，更能夠進行精度非常高的細微操作。為(wei) 了完成手套箱的設計與(yu) 製作，中科院沈陽自動化所的負責團隊從(cong) 2015年起就開始了漫長而艱苦的攻關(guan) ，節假日的加班已經是團隊常態，最多一次甚至連續工作50多個(ge) 小時。但是沒有人因為(wei) 困難而退縮，因為(wei) 大家心裏都想著：“已經有這麽(me) 多人為(wei) 此付出了這麽(me) 多艱辛，不能讓它出問題，砸在自己手裏！”

航天科研人員工作圖片

也許，這就是航天精神最樸實的縮影吧！在這個(ge) 係列的結尾，讓我們(men) 在感歎我國科學技術日新月異發展的同時，也向那些默默戰鬥在空天報國第一線的科學工作人員致以最高的敬意吧。

本文作者牟福朋，根據對中國科學院沈陽自動化研究所劉曉源老師的采訪撰寫(xie) 而成

文章首發於(yu) 科學大院

歡迎掃碼關(guan) 注深i科普！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！