航天员出舱好帮手,太空机械臂三分天下,可爬行并非我们一家独有

2021-08-22 22:33    来源:人民资讯

8月20日,我国航天员又在“天和”核心舱上进行了第二次出舱活动,和第一次一样,“天和”上可移动七自由度的太空机械臂在出舱过程中发挥了巨大的作用。

二次出舱也离不开机械臂

第一次出舱时机械臂托举航天员

不过,现在太空中已有三台类似的可移动七自由度机械臂,除了咱们的“大臂”之外,在国际空间站上也有两个,第一个是国际空间站上的“加拿大臂”2,而第二个则是前不久随着俄罗斯“科学”号试验舱升空的欧洲机械臂ERA,今天我们就来对比一下三者的性能。

托举航天的加拿大臂2

欧洲机械臂ERA

首先,“加拿大臂”2投入使用的时间最早,2001年4月就发射并安装在国际空间站上了,而我国的“大臂”是2021年4月29日随着“天和”核心舱升空的,比“加拿大臂”2晚了20年,欧洲机械臂ERA随“科学”号试验舱进入太空的时间是2021年7月21,比我们晚了近3个月。

加拿大臂2和加拿大手组合在一起

天和大臂

不过,其实欧洲机械臂ERA早就造出来了,它由空客统筹研制,欧洲航天局负责制造,早在2007年11月就已经交付了,只不过因为“科学”号一“鸽”再“鸽”,所以不得不陪着它在地面上待了14年。这样说来,在太空机械臂方面,我们是不折不扣的后来者。

欧洲机械臂

安装在科学号上的欧洲机械臂

当然,后来者往往都有后发优势,咱们的“大臂”除了具备七自由度的灵活关节之外,还可以像尺蠖一样在空间站和飞船外壁爬行。不过,这并非我们独有的,实际上,“加拿大臂”2和欧洲机械臂ERA也具有七自由度的灵活关节和移动能力。其中,欧洲机械臂ERA的移动方式和我们的几乎一样,通过末端执行器抓出舱壁外的节点,像尺蠖一样360度自由爬行。

中国机械臂的爬行方式

欧洲机械臂也可以爬

可惜从曝光的图片来看,欧洲机械臂ERA随“科学”号实验舱成功对接国际空间站之后,至今还绑在舱外,未投入使用,需要航天员进行一次太空行走才能解锁。

欧洲机械臂还绑在科学号外面呢,我们的不绑

而“加拿大臂”2目前的说法是通过移动基座系统和空间站桁架,可以移动108米,每秒移动速度2.5厘米。虽然行程很长,但由于是被固定在桁架上的,所以只能做线性运动,灵活性不如我们的“大臂”和欧洲机械臂ERA。不过在迎接“科学”号试验舱时,曾有图片显示它爬到了俄罗斯舱段上,去检查对接口,也许“加拿大臂”2还有什么隐藏技能从未展示。

加拿大臂2在桁架上移动

移动路径看得很明显

说完他们的移动能力和灵活性,我们再来看看三者的其他性能指标。从长度上说,“加拿大臂”2长17.6米、排名第一;欧洲机械臂ERA长11米,排名第二;我们的“大臂”长10.2米,排名第三。不过,我们的“大臂”将来可以和“问天”号实验舱上的另一个机械臂组合,形成15米的组合机械臂。

问天实验舱上还有一个机械臂,可以和大臂组合

而在直径上,“加拿大臂”2有35厘米粗,咱们的“天和”和欧洲机械臂ERA未知。有些媒体说“天和”的“大臂”有4米粗,简直是扯淡,估计是把核心舱的直径错看成机械臂的直径了,对航天没有一点概念,科普任重道远啊。

直径有4米,部分媒体不学无术啊

同样被部分媒体搞错的,还有“加拿大臂”2的最大载荷,有些媒体说它是11.6吨,但实际上是116吨。部分媒体之所以自作聪明地把小数点往前移一位,是因为116吨这个载荷数值超过他们的想象,毕竟相比之下,咱们的“大臂”载荷只有25吨,而欧洲机械臂ERA的载荷更是只有8吨。

配上加拿大手之后的加拿大臂2

“加拿大臂”2的最大载荷之所以大出这么多,是因为它要考虑到对接航天飞机。美国航天飞机穿梭器部分的重量就是100多吨,而“加拿大臂”2服役的时候,美国航天飞机还在使用当中。不过,为了承受这么大的载荷和实现108米的直线移动能力,也让“加拿大臂”2付出了不小的代价,它的自重达到1.8吨,也远超咱们“大臂”的738千克和欧洲机械臂ERA的630千克。而从这些数据对比里可以看到,我们以738千克的重量,实现28吨的最大载荷,这才是我们最大的优势,并非可爬行。

因为加拿大臂2要对接航天飞机

我们的优势是以较小的自重,实现了较大的载荷

太空机械臂的发展由来已久,其实在美国航天飞机上,就曾装有不可移动的太空机械臂,叫做“加拿大臂”,在它的基础上发展出来的七自由度可移动的,装在国际空间站上的,叫“加拿大臂”2。曾经有人拿着航天飞机上的“加拿大臂”,告诉小编“加拿大臂”2可以移动是扯淡,底座明明被固定死了。

航天飞机上的是加拿大臂,不是加拿大臂2

加拿大臂和加拿大臂2合影

而目前在国际空间站上,除了“加拿大臂”2和欧洲机械臂ERA,还有一个日本的机械臂,它的技术比较低级,类似于航天飞机上的“加拿大臂”。

日本这个比较LOW

未来美国的月球门户空间站上,还将装备“加拿大臂”3,它除了确定可以和咱们“大臂”、欧洲机械臂ERA一样爬行之外,智能化程度也会大大提高,可以做到在无人值守的情况下,自主对空间在进行维护维修,将太空机械臂真正的学名“移动维修系统”,变成现实。

月球门户空间站这个是加拿大臂3

来源:火锅小王