北京时间2022年11月17日16时50分,经过约5.5小时的出舱活动,被称作“最忙碌飞行乘组”的神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同,圆满完成出舱活动期间全部既定任务,出舱活动取得圆满成功。

航天员正在进行舱间连接装置安装作业。中国载人航天工程办公室供图

这是空间站“T”字基本构型组装完成后的首次航天员出舱活动,首次检验了航天员与组合机械臂协同工作的能力,进一步验证了问天实验舱气闸舱和出舱活动相关支持设备的功能性能。

“在中国空间站三舱齐聚天宇,‘T’字基本构型在轨组装完成的高光时刻,神舟十四号航天员乘组第三次顺利出舱,更引人瞩目。”中国航天科技集团五院总体设计部空间站系统总体副主任设计师李学东说。

他告诉记者,此次出舱,航天员的活动范围已经由单舱扩展到三舱。为了方便航天员跨舱段行走,此次任务要在问天实验舱与天和核心舱之间、梦天实验舱与天和核心舱之间,分别安装一个舱间连接装置,搭建起一座三舱间舱外行走的“天桥”。

航天员正在进行舱间连接装置安装作业。中国载人航天工程办公室供图

李学东介绍,问天实验舱舱间连接装置长度约为3.2米,重达16公斤;梦天实验舱舱间连接装置长度约为2.6米,重达15公斤。航天员将其一端与实验舱连接装置的基座连接,另一端与天和核心舱的环形扶手连接,安装完成后,航天员可实现从实验舱到天和核心舱的行走,而不再需要由机械臂临时搭桥。

“在以往的出舱任务中,航天员都是在单舱工作,各个分系统只需围绕单舱工作即可。此次出舱实现跨舱段工作,需要三个舱段分系统之间的紧密配合——这也是空间站‘T’字构型成功在轨组装完成后三舱协同的重要体现。”李学东说。

北京时间11月17日13时10分,陈冬、蔡旭哲完成出舱后各项准备,进行了“天桥”的安装作业。成功搭建后,蔡旭哲通过“天桥”实现了首次跨舱段舱外行走。

此外,航天员还解锁了问天实验舱上的全景相机,并将相机向上抬升约210毫米,使其能够俯视整个三舱的舱外环境,视野更开阔。

此次任务的另一大看点,就是组合机械臂首次托举航天员出舱。

中国航天科技集团五院总体设计部机械臂产品副总师高升介绍,任务中,中国空间站大、小机械臂首次联手,形成组合机械臂,全力支撑出舱任务顺利实施:机械臂按照地面规划,精准运动到指定位置,配合航天员完成操作任务,在整个任务中,机械臂运动精度符合要求,与航天员配合堪称完美。

“大臂加小臂,让组合机械臂的覆盖半径大为扩展,站在天和核心舱的目标适配器上,能够对本次任务的三舱目标进行操作——这是单臂无法做到的。”高升说,相较于只有7个自由度的大、小机械臂,组合臂的自由度达到了14个,工作起来更加灵活自由。

2010年,中国空间站工程正式批准实施。仅仅过了2年,空间站机械臂研制正式立项。作为空间站总体系统中必不可少的一部分,机械臂的设计是在空间站总体方案框架内进行的。也因此,在机械臂设计之初,就已经初步确定机械臂的功能,比如太空行走、舱段转位、载荷操作、支持航天员出舱和货物转运等。

十余年来,空间站机械臂研制团队一步一步完成了从原理样机、工程样机,从初样到正样,再到出厂、发射、在轨开展的各项任务。

“别人都说‘十年磨一剑’,我们这是‘十年铸一臂’。” 高升说。

2021年,大机械臂随天和核心舱升空,承载力可达25吨,被称为中国空间站的“大力士”;2022年,小机械臂随问天实验舱升空,其操作精度更高——二者各具特色,相辅相成。此次出舱任务中,大、小机械臂形成组合臂并发挥了关键作用,机械臂在空间站组合体的可达范围大幅增加。

如今,空间站机械臂已从图纸变成了现实,全力支持航天员舱外作业,伴随着星空银河闪耀。高升由衷感慨道:“我们十多年的付出值得了,整个团队都感到非常自豪!”

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