太空“出差”有多難?這些炫酷神器讓航天員出艙更順利
發(fā)布時間:2024-03-18
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為了助力航天員進行出艙活動,航天科技人員為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(xiàn)艙外移動。此次用來執(zhí)行出艙任務(wù)的艙外航天服高2米左右,科技含量比以前更高,關(guān)節(jié)更靈活,支持出艙時間也更久——從以前的4個小時增加到8個小時。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

與神舟七號出艙任務(wù)不同,現(xiàn)在中國航天員出艙,航天員與艙體之間不再有電臍帶連接。這是因為艙外航天服已實現(xiàn)供氧和溫度、壓力控制,減輕了航天員艙外活動的負擔(dān),使其活動范圍更廣、更靈活。

此外,航天員在進駐空間站后,會建立起艙上WiFi環(huán)境,以便于天地通信和數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)中國空間技術(shù)研究院空間站系統(tǒng)總體副主任設(shè)計師湯溢介紹,以空間站為中心,半徑40米范圍內(nèi)的周邊都可以共享網(wǎng)絡(luò)。

因此,艙外航天員的視頻畫面、語音通話、生理參數(shù)等數(shù)據(jù)都可以實時傳輸?shù)脚搩?nèi)和地面,并且減少了有線設(shè)備的繁瑣,使航天員活動更加靈活。

空間機械臂:太空行走專有“坐騎”

空間站系統(tǒng)副總設(shè)計師朱光辰曾將空間站形象地比喻為三室兩廳還帶儲藏間的“豪宅”。豪宅固然住著舒服,維護起來卻也有些費勁兒。

在艙外,航天員處于失重狀態(tài),再加上艙外航天服的加壓,活動起來十分不便。為此,科研人員為航天員研制了專有“坐騎”——空間機械臂,免去了攀爬環(huán)節(jié),為航天員節(jié)省不少體力?!白钪匾氖轻尫帕穗p手,讓航天員能干更加有意義的事兒?!睖缯f。

這個走起來形似圓規(guī)的空間機械臂,展開約10米。它有一個大腦——中央控制器、兩只腳(手)——末端執(zhí)行器,還有7個關(guān)節(jié)、7個自由度,苗條身材相當(dāng)靈活。在空間站各艙段表面,有很多凹進去的小圓圈,這是目標(biāo)適配器,也是機械臂落“腳”的地方。行走時,機械臂一只腳踩在目標(biāo)適配器上,另一只腳向前移動,踩上另一個目標(biāo)適配器后,前一只腳再移動。

“可以說,這兩個末端執(zhí)行器互為手腳?!笨臻g站系統(tǒng)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(gòu)、太陽帆板進行照相,說白了就是對艙表狀態(tài)進行巡檢、監(jiān)視?!?/span>

機械臂的腕部和手腳位置裝有末端執(zhí)行器

說到“坐騎”,空間站系統(tǒng)副總師侯永青介紹:“我們研制了一個叫腳限位器的設(shè)備,它有點像咱們滑雪用的滑板。把它裝在機械臂上,人站在上面,通過機械臂爬行到指定位置?!睖缪a充說:“腳限位器可以通過踮腳、左右腳用力實現(xiàn)前后、左右傾斜。”

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(shè)備,是目前我國智能程度最高的空間智能制造系統(tǒng)。湯溢介紹,精細化動作例如擰螺絲,機械臂操作不了;但大型載荷移動、組裝,人操作不了。兩者配合,可以實現(xiàn)1+1>2的效果。

太空“眼睛”:艙外活動實時可見

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

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“四只眼”的全景攝像機,它的水平方向有4個鏡頭,可以水平360度、垂直100度全景成像,并且實時拼接輸出視頻畫面。

人世間有一種唯美叫“陪你看日出日落”。在太空中,這種唯美畫面航天員一天可以經(jīng)歷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,使畫面曝光過度?!拔覀冊O(shè)計了一種自動曝光算法,可以適應(yīng)不同場景的光線明顯變化。”徐起說。

據(jù)悉,核心艙配有4臺全景攝像機。機械臂轉(zhuǎn)移航天員的過程,地面也能通過全景攝像機看到。通過歷次出艙,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(shè)施、攀爬用扶手分布也都經(jīng)過了細心設(shè)計。可以說,你想到的、想不到的,科研人員都想到了。

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