航天员|中国“一臂之力”惊艳太空( 二 )

工作离不开能量，天和机械臂在爬行和转移过程中的能量来自哪里呢？王储介绍说，其电能是通过末端执行器源源不断获得的。在天和机械臂的末端，除了设置了可以提供对接与分离的机械接口、通信接口等之外，还配有供电接口，只要末端与目标适配器互联，整条机械臂就可以获得电能供应。
空间站外表面配置了许多暴露的实验载荷，每时每刻都面临空间碎片撞击的危险，这就要求定期对空间站舱外与舱表状态进行检查、确认，这一重任就赋予了天和机械臂。为了完成好该项使命，天和机械臂的肘部、肩部、腕部各装有一台视觉相机，在舱体表面的爬行转移过程中，配合视觉相机监视，就如同空间站伸出了一根长长的自拍杆，实现了360度全覆盖、无死角的监视，非常巧妙地实现了对于空间站舱外设备的巡检功能。
作为备份转位手段
开展在轨建造任务
目前，天宫空间站正处于关键技术验证阶段，之后将进入在轨建造阶段，届时，问天实验舱和梦天实验舱将发射升空并与天和核心舱对接成“T”字形组合体，最终完成空间站建造任务。但是受限于姿态控制的问题，上述两个实验舱将无法直接与天和核心舱的侧向停泊口对接，而是要先与其前向对接口对接，然后再转位置至侧向停泊口，对接为组合体。这无疑给空间站在轨建造带来了难度和挑战。
为了确保完成两个实验舱转向对接任务，航天科技工作者准备了两个互为备份的转位手段，实现“双保险” 。王储介绍说，一方面，他们为两个实验舱各自均配置了一个结构简单的小型转位机械臂，专门用于帮助它们完成转位，并实现转移角度对接。另一方面，他们也赋予了天和机械臂实现实验舱转位并使其与天和核心舱对接的能力，成为完成该项重任的备份手段。从技术上来说，天和机械臂的控制精度达到毫米级，完全可以保障实验舱侧面转向并帮助其实施对接的要求。
天和机械臂既然有充足能力帮助实验舱转向并完成侧面对接，当然也可以帮助载人飞船和货运飞船与天宫空间站对接为组合体。随着空间站进入常态运营阶段，飞船将定期或不定期到访“天宫” ，它们与空间站的交会对接将成为经常性需求。因此有评论指出，飞船届时将可以依靠天和机械臂完成交会对接，自身可以不具备自主交会对接能力，这样可以使飞船结构更简单，节约制造和发射成本，进而减少空间站运营成本。
多年努力接续奋斗
成就空间大力神臂
天和机械臂被认为是中国同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统，涉及任务规划、系统控制、路径规划、视觉感知、末端执行器、遥操作控制及地面试验验证等诸多关键技术。到目前为止，天和机械臂已初露峥嵘，小试牛刀便显示出非凡的实力。
作为一项集多种尖端技术的高端航天装备，天和机械臂当然不是横空出世，而是中国航天科技工作者多年奋斗的结晶。据中国空间技术研究院高级工程师李大明等曾撰文介绍，从2007年起，该院总体部就全面启动了空间站机械臂的研发工作，先后研制了空间站机械臂原理样机和工程样机并开展了大量技术验证工作。
2013年7月，中国成功发射的试验七号卫星装备了一款空间机械臂。该机械臂由哈尔滨工业大学在国家“863”计划支持下研制。据哈尔滨工业大学机电工程学院教授刘宏介绍，该机械臂由6个完全相同的机电集成式空间智能旋转关节构成，实现了在轨捕获等关键技术突破，获得了重要试验数据。 2016年9月发射的天宫二号空间搭载了机械臂、机械手、手眼相机、控制器、全局相机、模拟维修单机等设备，在之后与神舟十一号形成组合体飞行期间，天宫二号成功完成了机械臂操作终端的人机协同在轨维修技术试验任务，圆满完成了在轨辨识、招手、抓小球测试试验，并针对一台单机的维修任务，成功实现旋拧电连接器、旋拧螺钉维修试验项目等，为中国后续空间站机械臂的研制和应用积累经验和在轨数据。