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神舟十三号航天員首次出艙活動圓滿完成 王亞平邁出中國女性艙外太空行走第一步

作者:央廣網

央廣網北京11月8日消息(記者張棉棉)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞縱橫》報道,新太空出差三人組,也就是神舟十三号航天員乘組11月8日淩晨再傳佳音。據中國載人航天工程辦公室消息,中原標準時間11月8日1時16分,經過約6.5小時的出艙活動,神舟十三号航天員乘組密切協同,圓滿完成出艙活動全部既定任務,航天員翟志剛、王亞平安全傳回天和核心艙,出艙活動取得圓滿成功。

這是空間站階段第三次航天員出艙活動,是神舟十三号航天員乘組首次出艙活動,也是中國航天史上首次有女航天員參加的出艙活動。那麼,期間有哪些令人難忘的瞬間?兩名航天員具體執行了怎樣的艙外作業?

11月7日18時51分,航天員翟志剛身着帶有紅色條紋的我國新一代“飛天”艙外航天服成功開啟天和核心艙節點艙出艙艙門。作為中國首位出艙航天員,這是翟志剛時隔13年後再次進行出艙活動。出艙後,他和其他兩名航天員通過攝像頭和大家打招呼,三名航天員分别以各自的最新視角再現了2008年翟志剛首次出艙時說的那句話:“我已出艙,感覺良好!”

翟志剛:“我是01,我已出艙,感覺良好。”

王亞平:“我是02,我一會兒出艙,感覺良好。”

葉光富:“我是03,我下次出艙,感覺良好。”

20時28分,航天員王亞平也身着帶有金色條紋的“飛天”艙外航天服,從天和核心艙節點艙成功出艙;王亞平成為中國首位進行出艙活動的女航天員,邁出了中國女性艙外太空行走第一步。

中國航天員科研訓練中心選拔訓練室助理研究員、出艙活動訓練教員吳昊說:“我們所有參事人員熱烈祝賀02圓滿完成中國女航天員的首次出艙活動,為你感到驕傲!熱烈祝賀01,2008年首次出艙後再次漫步太空,為你們的密切配合和完美表現點贊!”

王亞平回複:“謝謝曙光,謝謝大家,中國航天精彩仍在繼續。我們一起加油!”

此次是空間站階段第三次航天員出艙活動,神舟十三号航天員乘組首次出艙活動,也是中國航天史上首次有女航天員參加的出艙活動。航天員出艙活動期間,天地間大力協同、艙内外密切配合,首先完成了機械臂懸挂裝置的安裝任務。

航天科技集團五院主管設計師李學東說:“這次出艙的主要任務就是我們大小臂的集聯裝置的艙外安裝,包括兩個:一個是懸挂裝置,另一個是轉接件,懸挂裝置是裝在艙壁上,未來給轉接件進行固定,還有供電供熱功能。”

除了安裝懸挂裝置,集聯裝置中最重要的轉接件也要在這次出艙中安裝完成,確定未來實驗艙上的小機械臂與核心艙的大機械臂順利連接配接組合。

李學東介紹:“轉接件是大小(機械)臂到時候用的,是以核心艙發射了一個大(機械)臂,(未來)也會發一個與核心艙同等體積大小的(實驗)艙,它帶一個小的機械臂上行。三艙組建完成之後,大臂會去抓住轉接件,去捕獲小臂。”

這兩台裝置安裝好以後,能夠支援兩個機械臂形成一個組合體,擴充機械臂的操作能力和操作範圍,進而支援整個空間站的載荷照料、艙外維修等。

尤為值得一提的是,這一次,航天員們還進行了艙外典型動作測試等任務。究竟什麼是典型動作?

航天員系統總設計師黃偉芬解釋說,包括左傾右傾,還有前傾等。“其實你看翟志剛的能力真是超強,你看他在機械臂上,他的手基本上抓住了環形扶手,他前傾得非常低,角度非常大。(出艙過程中)你雖然是能做得到,我們不是做一個訓練項目,主要還是看人穿着航天服的能力,在機械臂的情況下,能作業到什麼程度,就是為我們未來作業設計,為我們的工程設計提供依據。因為我們雖然在整個作業過程中這些動作都做了,但是分析不了,他的動作都是連續不斷地在動态調整,是以我們讓他做一個典型的動作,穩定,圖像獲得,同時這個圖像是做過标定的,是以才能分析、模組化,才能分析得到有效的資料。”

整個航天員出艙過程順利圓滿,進一步檢驗了我國新一代艙外航天服的功能性能及出艙活動相關支援裝置的可靠性與安全性。

中國載人航天工程辦公室副主任林西強說:“我們這一次出艙活動的任務,主要是安裝大小機械臂的一個集聯裝置,這為我們以後随艙上行的小機械臂和大機械臂的聯合工作奠定了基礎,實際上這也是直接為我們空間站建造任務準備的。這次航天員王亞平身穿的航天服,是我們第三套艙外服,也是第一次執行出艙任務。經過這一次出艙活動任務之後,應該說我們空間站建造階段的在軌的三套艙外服的功能性能都得到了考核驗證。這次出艙活動,我們整個天地鍊路,也包括我們地面對出艙活動的技術支援,以及整個飛控工作的組織實施,都是非常高效順暢的。我們執行出艙活動的能力得到了檢驗,我們有信心完成好後續的任務。”

此次出艙活動中,空間站核心艙機械臂再次耀眼亮相,托舉航天員到達指定位置開展出艙操作,順利完成了機械臂集聯裝置的安裝工作,為後續實作擎天巨臂的組合打下紮實基礎。機械臂集聯裝置究竟是做什麼用的?裡面又有着怎樣的黑科技?

空間站機械臂是我國航天事業發展的新領域之一,融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業,這也更加凸顯了雙臂組合轉接件的研制難度。而這次出艙活動的“主角”——機械臂集聯裝置由雙臂組合轉接件和懸挂裝置組成,是空間站機械臂實作組合動作的關鍵裝備。其中,雙臂組合轉接件更是被空間站型号研制人員形象地比喻為“宇宙級機械臂轉接頭”。

航天科技集團五院空間站機械臂飛控負責人高升介紹:“空間站機械臂由核心艙機械臂(大臂)和‘問天’實驗艙機械臂(小臂)組成。按照空間站關鍵技術驗證及建造階段的任務規劃,實驗艙機械臂将随‘問天’實驗艙一起發射入軌,并将在太空中與核心艙機械臂完成‘大小臂在軌組合’的亮眼操作,而實作組合的關鍵裝置就是雙臂組合轉接件。由于長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂‘體型’差異較大,是以端口設計也有較大差别。”

如何做好兩個機械臂的對接,實作“1+1=1”的效果,完成适應性強、操作難度更大的任務,對研制團隊來說是一個巨大的創新難題。為此,研制團隊一次次開展方案論證,一輪輪進行設計優化,将小小的“宇宙級機械臂轉接頭”從創意變成了“四兩撥千斤”的科技神器。

高升告訴記者:“它不僅有助于完成兩個機械臂的接口互連,更實作了兩者間電氣和資訊的互通,在惡劣的太空環境中安全打通兩個機械臂之間的‘任督二脈’。”

這個科技神器究竟從哪些方面進行了改進?高升表示,雙臂組合轉接件将幫助兩個形态截然不同的機械臂完成轉接,保證組合機械臂具備承載更大載荷進行大範圍轉移的能力,是以,在關鍵技術等方面都進行了突破。

在機械臂集聯裝置安裝過程中,首先安裝在核心艙艙壁上的懸挂裝置帶有巧妙的抱爪結構,用于捕獲和存放雙臂組合轉接件,并為它提供供電保證。完成懸挂裝置安裝後,航天員翟志剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置,懸挂裝置在指令的遙控下,通過抱爪結構準确地将轉接件抓住,并将其“擁入懷中”。

那麼,雙臂組合轉接件和懸挂裝置到底是什麼關系?航天科技集團五院空間站機械臂懸挂裝置主管設計師高翔宇以“刀劍”和“刀鞘”舉例解釋說:“雙臂組合轉接件好比‘刀劍’,懸挂裝置則好比‘刀鞘’。未來,當兩個空間站機械臂開展對接工作時,核心艙機械臂(大臂)将主動探向雙臂組合轉接件,通過末端視覺相機識别靶标,将其從懸挂裝置上精準取出,進而完成與'問天'實驗艙機械臂的組合,形成更長、更穩定的靈巧型空間機器人。”

屆時,空間站機械臂可達範圍直接拓展為14.5米,活動範圍可直接覆寫空間站三個艙段,随時實作對空間站艙體表面的巡檢。

高翔宇介紹:“機械臂在組合對接狀态下完成在軌任務後,又要重新分為大、小機械臂兩個部分,此時雙臂組合轉接件自然是收‘刀’入‘鞘’,由核心艙機械臂主動将雙臂組合轉接件重新放回懸挂裝置中。”

天和機械臂可以承載25噸級的大型航天器,未來它和小臂也就是問天實驗艙上的機械臂組合在一起後,能力将得到進一步提升。

航天科技集團五院空間站機械臂副主任設計師朱超表示:“未來,在空間站完成三艙組合後,航天員的出艙任務大部分将由組合臂的形式完成。後續,空間站機械臂将通過雙臂組合轉接件實作兩個機械臂的組裝,進而完成高難度、更加多樣化的任務目标,這不僅是世界首次,更是中國智慧的重要展現!”

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