太空“出差”有多難?這些炫酷神器讓航天員出艙更順利
發布時間:2024-03-18
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為(wei) 了助力航天員進行出艙活動,航天科技人員為(wei) 航天員乘組配備了哪些炫酷神器呢?

微型航天器+無線WiFi

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,又能實現艙外移動。此次用來執行出艙任務的艙外航天服高2米左右,科技含量比以前更高,關(guan) 節更靈活,支持出艙時間也更久——從(cong) 以前的4個(ge) 小時增加到8個(ge) 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。

艙外航天服是微型載人航天器

與(yu) 神舟七號出艙任務不同,現在中國航天員出艙,航天員與(yu) 艙體(ti) 之間不再有電臍帶連接。這是因為(wei) 艙外航天服已實現供氧和溫度、壓力控製,減輕了航天員艙外活動的負擔,使其活動範圍更廣、更靈活。

此外,航天員在進駐空間站後,會(hui) 建立起艙上WiFi環境,以便於(yu) 天地通信和數據傳(chuan) 輸。據中國空間技術研究院空間站係統總體(ti) 副主任設計師湯溢介紹,以空間站為(wei) 中心,半徑40米範圍內(nei) 的周邊都可以共享網絡。

因此,艙外航天員的視頻畫麵、語音通話、生理參數等數據都可以實時傳(chuan) 輸到艙內(nei) 和地麵,並且減少了有線設備的繁瑣,使航天員活動更加靈活。

空間機械臂:太空行走專(zhuan) 有“坐騎”

空間站係統副總設計師朱光辰曾將空間站形象地比喻為(wei) 三室兩(liang) 廳還帶儲(chu) 藏間的“豪宅”。豪宅固然住著舒服,維護起來卻也有些費勁兒(er) 。

在艙外,航天員處於(yu) 失重狀態,再加上艙外航天服的加壓,活動起來十分不便。為(wei) 此,科研人員為(wei) 航天員研製了專(zhuan) 有“坐騎”——空間機械臂,免去了攀爬環節,為(wei) 航天員節省不少體(ti) 力。“最重要的是釋放了雙手,讓航天員能幹更加有意義(yi) 的事兒(er) 。”湯溢說。

這個(ge) 走起來形似圓規的空間機械臂,展開約10米。它有一個(ge) 大腦——中央控製器、兩(liang) 隻腳(手)——末端執行器,還有7個(ge) 關(guan) 節、7個(ge) 自由度,苗條身材相當靈活。在空間站各艙段表麵,有很多凹進去的小圓圈,這是目標適配器,也是機械臂落“腳”的地方。行走時,機械臂一隻腳踩在目標適配器上,另一隻腳向前移動,踩上另一個(ge) 目標適配器後,前一隻腳再移動。

“可以說,這兩(liang) 個(ge) 末端執行器互為(wei) 手腳。”空間站係統副總指揮敬錚說,“腕部和手腳位置都有相機,在爬行過程中就可以對艙外的散熱裝置、對接機構、太陽帆板進行照相,說白了就是對艙表狀態進行巡檢、監視。”

機械臂的腕部和手腳位置裝有末端執行器

說到“坐騎”,空間站係統副總師侯永青介紹:“我們(men) 研製了一個(ge) 叫腳限位器的設備,它有點像咱們(men) 滑雪用的滑板。把它裝在機械臂上,人站在上麵,通過機械臂爬行到指定位置。”湯溢補充說:“腳限位器可以通過踮腳、左右腳用力實現前後、左右傾(qing) 斜。”

中國航天員出艙時站在腳限位器上

此外,空間機械臂還可以捕獲靠近的航天器、搬運艙外貨物、組裝和維修艙外設備,是目前我國智能程度最高的空間智能製造係統。湯溢介紹,精細化動作例如擰螺絲(si) ,機械臂操作不了;但大型載荷移動、組裝,人操作不了。兩(liang) 者配合,可以實現1+1>2的效果。

太空“眼睛”:艙外活動實時可見

距地麵400公裏處,空間站組合體(ti) 在茫茫太空中飛行,攝像機成為(wei) 地麵工作人員唯一的“眼睛”。300攝氏度左右的溫差、真空失重、強輻射環境使太空生存充滿危機,24小時不間斷監視將在必要時刻為(wei) 航天員贏得一線生機。因此,太空“眼睛”顯得尤為(wei) 重要。

在航天員出艙活動中,除了艙外航天服自帶的攝像機之外,空間站上也配備了多種相機,確保航天員無論何時、身處何處都能被“看”到。

特別值得一提的是擁有“四隻眼”的全景攝像機,它的水平方向有4個(ge) 鏡頭,可以水平360度、垂直100度全景成像,並且實時拚接輸出視頻畫麵。

人世間有一種唯美叫“陪你看日出日落”。在太空中,這種唯美畫麵航天員一天可以經曆16次。但對全景攝像機來說,這未必是件好事——太陽很可能頻繁進入全景攝像機的視場,使畫麵曝光過度。“我們(men) 設計了一種自動曝光算法,可以適應不同場景的光線明顯變化。”徐起說。

據悉,核心艙配有4台全景攝像機。機械臂轉移航天員的過程,地麵也能通過全景攝像機看到。通過曆次出艙,航天員將全景攝像機進行抬高,使其具備了更佳的視角。

航天員湯洪波手動爬行至全景攝像機抬升點

此外,艙外照明設施、攀爬用扶手分布也都經過了細心設計。可以說,你想到的、想不到的,科研人員都想到了。

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