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图①:新一代舱外航天服。

中国航天员中央供图

图②:焦点舱机械臂事情历程演示。

中国航天科技团体五院供图

图③:微型事情台示意图。

中国航天科技团体五院供图

7月4日14时57分,经由约7小时的出舱流动,神舟十二号航天员乘组亲热协同,圆满完成出舱流动时代所有既界说务,航天员刘伯明、汤洪波平安返回天和焦点舱,标志着我国空间站阶段航天员首次出舱流动取得圆满乐成。这是继2008年神舟七号载人航行义务后,中国航天员再次实行的空间出舱流动,也是空间站阶段中国航天员的首次空间出舱流动。

“走出”航天器,到茫茫太空举行流动,具有高风险、高难度的特点。协助“神十二”航天员乐成完成出舱义务,这些“利器”不能或缺。

新一代舱外航天服——

使用时间更长、平安可靠性更高、灵活天真性更好

据中国航天员中央航天服工程研究室主任、载人航天工程航天员系统副总设计师张万欣先容,舱外服是指航天员脱离母船,走入外太空或其他星球时所穿着使用的个体防护装备,凭证使用环境又分为轨道出舱舱外服和星际舱外服。舱外服为航天员提供平安有用的环境防护、密闭空间的环境控制和生命保障,相当于一个小的航行器。但与一样平常航行器相比,舱外服还需要保证航天员在穿着舱外服的条件下能够完成舱外流动义务,这是其最具特色的主要功效。

空间站航天员出舱流动属于轨道的出舱流动,所面临的是300—450公里轨道高度的空间环境,真空、失重,以90分钟为周期的±120摄氏度左右的冷热交变,另有微流尘/碎片和空间辐射。为了保证航天员在这样一个环境下能够维持正常生命流动和舱外作业,舱外服需具备环境防护、生命保障、工效保障、通讯保障和平安保障五大基本功效。

张万欣说,现在我国在研的空间站舱外服属于轨道基舱外服,也就是舱外服运送入轨后不再返回地面,寿命周期内通过在轨维护与维修,保证状态优越,完成出舱流动义务。适体性接纳一对多的方式,也就是一套舱外服通过尺寸调治后能够知足所有航天员穿着适体,大大削减了上行载荷的重量和空间站空间的占用。

针对空间站义务出舱流动需求,“神十二”义务航天员穿着的舱外服在“神七”义务研制的基础上,举行了三个方面的主要改善:一是改变了却构结构设计,二是提高了服装的寿命,三是提高了人服能力。与第一代相比,具有使用时间更长、平安可靠性更高、灵活天真性更好、测试维修性更强的特点。

焦点舱机械臂——

空间站义务中的“鼎力士”

在“神十二”航天员出舱历程中,验证了空间站机械臂的大局限转移能力,完成了我国空间站工程制作义务的又一主要义务。

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空间站焦点舱机械臂由中国航天科技团体五院抓总研制,是现在同类航天产物中庞大度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统,主要肩负舱段转位、航天员出舱流动、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型装备维护等八大类在轨义务。焦点舱机械臂睁开长度为10.2米,最多能承载25吨的重量,堪称空间站义务中的“鼎力士”。

据先容,空间站焦点舱机械臂是我国首个可耐久在太空轨道运行的机械臂,其肩部设置了3个枢纽、肘部设置了1个枢纽、腕部设置了3个枢纽,一共7个枢纽,每个枢纽对应一个自由度,就犹如人的手臂一样平常,具有七自由度的流动能力。通过各个枢纽的旋转,能够实现自身前后左右随便角度与位置的抓取和操作,为航天员顺遂开展出舱义务提供强有力的保证。

为扩大义务触及局限,空间站焦点舱机械臂还具备“爬行”功效。由于焦点舱机械臂接纳了“肩3+肘1+腕3”的枢纽设置方案,肩部和腕部枢纽设置相同,意味着机械臂两头流动功效是一样的。同时肩部与腕部各安装了一个末尾执行器。作为机械臂的触手,末尾执行器可以对接舱体外面安装的目的适配器,机械臂通过末尾执行器与目的适配器对接与星散,同时配合各枢纽的团结运动,从而实现在舱体上的爬行转移。

空间站机械臂是我国航天事业生长的新领域之一,中国航天科技团体五院在要害手艺、原质料选用、制造工艺、顺应空间站环境的长寿命设计等方面均作出了伟大的突破和创新。在研制团队的起劲下,我国乐成掌握大型空间机械臂焦点手艺并乐成应用,所有焦点部件实现国产化,并形成了多项国家空间机械人行业尺度。

舱外维修与辅助工具——

航天员执行出舱义务的“机械同伴”

我国空间站首次舱外流动中,作为航天员执行出舱义务的“机械同伴”——舱外维修与辅助工具,也首次乐成亮相。

舱外维修与辅助工具由中国航天科技团体五院研制,可协助航天员有用战胜在轨着航天服状态下,手套充压后操作未便、航天员需单手操作难度大、在轨防漂要求高等难题,具备辅助航天员在轨着航天服状态下开展舱外行走、位姿转换、装备替换、产物平安防护等多项功效,是航天员执行舱外流动必不能少的工具。

为了确保舱外维修与辅助工具的康健状态优越,知足首次出舱义务需求,在首次出舱之前,航天员已在舱内举行了维修工具的康健状态检查、使用状态设置等各项事情,确保知足出舱应用需求。

舱外电动工具作为空间站维修工具产物的“一号选手”,是此次维修义务用到的唯逐一个机电类工具,可以顺应舱外庞大的真空和崎岖温环境。舱外通用把手可以安装到维修装备上用于航天员在轨维修时举行待维修装备的转移及防漂,通过与装备端的通用把手底座配合,实现航天员单手完成对装备的快速锁定、解锁。

舱外维修与辅助工具不仅有用于舱外装备维修的舱外电动工具、舱外扳手、通用把手等工具,也有种种配合航天员舱外姿态稳固、转换的便携式脚限位器、舱外操作台等辅助工具。便携式平安带协助航天员实现舱外作业位置装备及维修工具的防漂;与航天服直接相连的微型事情台,则像一根多功效腰带一样围绕在航天服腰部,将航天员出舱使用的舱外电动工具、舱外通用把手和舱外扳手随身携带,确保航天员随用随取。

此次航天员出舱义务的乐成实行,充实验证了舱外维修与辅助工具在轨应用的可靠性。

太空通讯“天路”、网络“热门”——

护航出舱流动

出舱流动是航天员身着舱外航天服在航天器外举行太空行走和作业的统称。在空间站义务中,航天员将举行多次出舱流动,完成空间站的维修、维护及制作等义务。举行出舱流动时与地面确立高速实时的通讯联系尤为主要,出舱流动不仅是对航天员的全方位磨练,也是对空间站天和焦点舱与地面测控站间通讯能力的一大磨练。

据先容,中国航天科技团体五院研制的第三代中继终端产物,通过与中继卫星天链一号和天链二号确立中继链路,实现中继通讯,确保航天员与地面通讯的实时流通。这就好比在太空中搭建了地面与中继卫星、中继卫星与航天员之间的“天路”。

空间站中继终端与其他型号在设计上最大的区别在于,为了保证在轨使用的长寿命,需要具备在轨可维修性。空间站中继终端接纳了集成化、模块化的设计思绪,在保证传输信号质量的同时,利便航天员维修替换。

此外,中国航天科技团体五院研制的出舱通讯子系统实现了舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面职员之间以及舱外航天员之间的全双工语音通讯,在航天员舱外流动局限内实现无线通讯全笼罩,支持多名航天员同时出舱流动时的通话功效。

舱外图像传输子系统则为舱外提供无线网络笼罩,通过出舱无线收发装备提供的网络“热门”举行图像传输,实现了航天员出舱流动的实时显示。

制图:蔡华伟

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