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(shí)間:2024-03-18
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為了助力航天員進(jìn)行出艙活動(dòng),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(wú)線(xiàn)WiFi

艙外航天服是一種微型載人航天器,既能滿(mǎn)足航天員生命保障需求,又能實(shí)現艙外移動(dòng)。此次用來(lái)執行出艙任務(wù)的艙外航天服高2米左右,科技含量比以前更高,關(guān)節更靈活,支持出艙時(shí)間也更久——從以前的4個(gè)小時(shí)增加到8個(gè)小時(shí)。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(guò)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(shí)現供氧和溫度、壓力控制,減輕了航天員艙外活動(dòng)的負擔,使其活動(dòng)范圍更廣、更靈活。

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

因此,艙外航天員的視頻畫(huà)面、語(yǔ)音通話(huà)、生理參數等數據都可以實(shí)時(shí)傳輸到艙內和地面,并且減少了有線(xiàn)設備的繁瑣,使航天員活動(dòng)更加靈活。

空間機械臂:太空行走專(zhuān)有“坐騎”

空間站系統副總設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(zhù)舒服,維護起來(lái)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(dòng)起來(lái)十分不便。為此,科研人員為航天員研制了專(zhuān)有“坐騎”——空間機械臂,免去了攀爬環(huán)節,為航天員節省不少體力?!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(shuō)。

這個(gè)走起來(lái)形似圓規的空間機械臂,展開(kāi)約10米。它有一個(gè)大腦——中央控制器、兩只腳(手)——末端執行器,還有7個(gè)關(guān)節、7個(gè)自由度,苗條身材相當靈活。在空間站各艙段表面,有很多凹進(jìn)去的小圓圈,這是目標適配器,也是機械臂落“腳”的地方。行走時(shí),機械臂一只腳踩在目標適配器上,另一只腳向前移動(dòng),踩上另一個(gè)目標適配器后,前一只腳再移動(dòng)。

“可以說(shuō),這兩個(gè)末端執行器互為手腳?!笨臻g站系統副總指揮敬錚說(shuō),“腕部和手腳位置都有相機,在爬行過(guò)程中就可以對艙外的散熱裝置、對接機構、太陽(yáng)帆板進(jìn)行照相,說(shuō)白了就是對艙表狀態(tài)進(jìn)行巡檢、監視?!?/span>

機械臂的腕部和手腳位置裝有末端執行器

說(shuō)到“坐騎”,空間站系統副總師侯永青介紹:“我們研制了一個(gè)叫腳限位器的設備,它有點(diǎn)像咱們滑雪用的滑板。把它裝在機械臂上,人站在上面,通過(guò)機械臂爬行到指定位置?!睖缪a充說(shuō):“腳限位器可以通過(guò)踮腳、左右腳用力實(shí)現前后、左右傾斜?!?/span>

中國航天員出艙時(shí)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、組裝和維修艙外設備,是目前我國智能程度最高的空間智能制造系統。湯溢介紹,精細化動(dòng)作例如擰螺絲,機械臂操作不了;但大型載荷移動(dòng)、組裝,人操作不了。兩者配合,可以實(shí)現1+1>2的效果。

太空“眼睛”:艙外活動(dòng)實(shí)時(shí)可見(jiàn)

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(mǎn)危機,24小時(shí)不間斷監視將在必要時(shí)刻為航天員贏(yíng)得一線(xiàn)生機。因此,太空“眼睛”顯得尤為重要。

在航天員出艙活動(dòng)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(wú)論何時(shí)、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(gè)鏡頭,可以水平360度、垂直100度全景成像,并且實(shí)時(shí)拼接輸出視頻畫(huà)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(huà)面航天員一天可以經(jīng)歷16次。但對全景攝像機來(lái)說(shuō),這未必是件好事——太陽(yáng)很可能頻繁進(jìn)入全景攝像機的視場(chǎng),使畫(huà)面曝光過(guò)度?!拔覀冊O計了一種自動(dòng)曝光算法,可以適應不同場(chǎng)景的光線(xiàn)明顯變化?!毙炱鹫f(shuō)。

據悉,核心艙配有4臺全景攝像機。機械臂轉移航天員的過(guò)程,地面也能通過(guò)全景攝像機看到。通過(guò)歷次出艙,航天員將全景攝像機進(jìn)行抬高,使其具備了更佳的視角。

航天員湯洪波手動(dòng)爬行至全景攝像機抬升點(diǎn)

此外,艙外照明設施、攀爬用扶手分布也都經(jīng)過(guò)了細心設計??梢哉f(shuō),你想到的、想不到的,科研人員都想到了。

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