可以剪翅膀了?天文爱好者拍到中国空间站,机械臂舱外爬行是真的
在科幻美剧《太空部队》第一季最后一集中,中国空间站利用机械手臂给美国卫星剪“翅膀”的画面,让人啼笑皆非,也反映了美国人对中国太空科技快速崛起的恐惧。而现在,美国人的担心可能要变成现实了。
真的要剪“翅膀”吗?
就在我们享受五一假期,“报复性消费”的同时,5月6日,美国纽约州天文摄影师Philip Smith拍到正在太空运行的天和核心舱画面,这可能是迄今为止在地面拍到中国空间站最清晰的照片了。通过照片,我们能分辨出它展开的太阳翼和头部的节点舱,另外,还可以看到在核心舱的尾部,多了一坨东西。
外国天文爱好者拍到的画面
这坨东西,就是天和核心舱的机械臂。不过,从发射前的画面看,它应该位于核心舱的前半部分,现在不但展开了,而且还跑到了核心舱尾部,真是太奇怪了。此前,有传言说我们这个太空机械臂,不但与国际空间站使用的“加拿大臂2”一样,具有7个自由度,和人手一样灵活,而且还能在空间站外面爬行,自行换位置。如今看来,这是真的。
就是这个太空机械臂
7个自由度的太空机械臂,是当今世界最高水平,我们能够全部国产,本身已经非常厉害了,那么机械臂在舱外爬行,到底是怎么回事呢?通俗来说,它就跟毛毛虫差不多,或者叫尺蠖,可以通过头尾互换,在太空站舱外的若干节点上实现移动,这样就具备了更大的施展空间和作用。
目前还没有展示机械臂爬行的画面
可是,要想让机械臂在空间站外部头尾互联、自由移动,并没有想象中那么容易,因为这可是10米长,需要承重20吨的大家伙。它不仅要辅助航天员出舱、维修空间站,还要负责调整舱段的位置,这意味着它需要很大的力量,而受力点主要就集中在根部。可是如果机械臂根部是活动的,如何保证它的咬合精准、牢固,该放开的时候还能随时脱钩?这是一个极高的技术难题。
我国此前的太空机械臂
另外,机械臂的运动完全靠电能,我们虽然通过新一代的柔性太阳能电池板,提供了比国际空间站更强劲的能源,但是在一个移动的机械臂上,如何保证电源线和数据线在频繁插拔过程中,依然有稳定的连接,在狭窄的空间内还不干扰其他设备的运行,这也是一个难题。
国际空间站的太空机械臂
不过,在太空机械臂领域,我们也不是刚入场的幼儿园玩家。早在2016年6月25日发射的“遨龙一号”卫星上,我们就装上了机械臂,让它具备捕获太空垃圾的能力,变身“扫地僧”。而在同年9月15日发射的天宫二号空间上,也装有一个机械臂,虽然和现在天和空间站上的机械臂相比,它只是一个“宝宝”,但若干关键技术,就是在天宫二号上解决和突破的。另外,美国一直猜测我们的实践十七号卫星也安装有机械臂,具有一些神秘的功能。
“遨龙一号”卫星
天宫二号上的机械臂
天宫二号机械臂太空试验
在天和新一代空间站上,机械手臂的数量也不只一个,而是两到三个,除了核心舱10米长的大机械臂之外,明年发射的问天号实验舱,也会带一个舱外机械臂上去,它可以小一点,但基本功能和天和核心舱的一样,也有7个自由度,也能够爬行,甚至还能够和天和核心舱的机械臂一起,组成一个15米的超长机械臂,这设计,真的是太天才了。
问天实验舱
问天实验舱机械臂
不仅如此,未来咱们的空间站二期工程,可能会将天和核心舱和问天实验舱的地面备份舱都发射上去,组成一个比现在国际空间站更大的家伙。届时,咱们的空间站仅机械臂就有4到6条,都可以开一桌麻将了,如果将它们全部组合起来,长度可能达到30米,给美国人的小卫星剪个“翅膀”什么的,可能只是小意思,毛毛雨。
机械臂无处不在