今天凌晨，航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回天和核心艙，神舟十三號航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。
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，順利完成了機械臂級聯裝置的安裝工作，為后續實現“擎天巨臂”的組合打下扎實基礎。機械臂級聯裝置是做什么用的？里面有著怎樣的“黑科技”？
對接兩臂，實現“1+1=1”
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。
此次出艙活動的“主角”——機械臂級聯裝置由雙臂組合轉接件和懸掛裝置組成，是空間站機械臂實現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號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，實驗艙機械臂將隨‘問天’實驗艙一起發射入軌，并將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，而實現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，因此端口設計也有較大差別。”高升表示。
如何做好兩個機械臂的對接，實現“1+1=1”的效果，完成適應性強、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，將小小的“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”——“它不僅有助于完成兩個機械臂的接口互連，更實現了兩者間電氣和信息的互通，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’。”高升稱。
這個科技“神器”從哪些方面進行了改進？高升表示，雙臂組合轉接件將幫助兩個形態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范圍轉移的能力，“在原材料選用、制造工藝、適應空間站環境的長壽命設計等方面均作出了巨大的突破和創新。”
完成在軌任務，收“刀”入“鞘”
在機械臂級聯裝置安裝過程中，首先安裝在核心艙艙壁上的懸掛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。
完成懸掛裝置安裝后，航天員翟志剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置，懸掛裝置在指令的遙控下，通過抱爪結構準確地將轉接件抓住，并將其“擁入懷中”。
那么，雙臂組合轉接件和懸掛裝置到底是什么關系呢？航天科技(000901,股吧)集團五院空間站機械臂懸掛裝置主管設計師高翔宇以“刀劍”和“刀鞘”舉例解釋：“雙臂組合轉接件好比‘刀劍’，懸掛裝置則好比‘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）將主動探向雙臂組合轉接件，通過末端視覺相機識別靶標，將其從懸掛裝置上精準取出，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，空間站機械臂可達范圍直接拓展為14.5米，活動范圍可直接覆蓋空間站三個艙段，隨時實現對空間站艙體表面的巡檢。“機械臂在組合對接狀態下完成在軌任務后，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將雙臂組合轉接件重新放回懸掛裝置中。”
天和機械臂可以承載25噸級的大型航天器，未來它和小臂，即“問天”實驗艙上的機械臂組合在一起后，能力將得到進一步提升。
“未來，在空間站完成三艙組合后，航天員出艙任務大部分將由組合臂的形式完成。”航天科技集團五院空間站機械臂副主任設計師朱超表示，“后續，空間站機械臂將通過雙臂組合轉接件實現兩個機械臂的組裝，進而完成高難度、更加多樣化的任務目標，這不僅是世界首次，更是中國智慧的重要體現！”
監制丨王磊
總臺央廣記者丨張棉棉 張宇時小丹
編輯丨王迪
鳴謝丨航天科技集團五院
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