百变金刚“中国臂

主持：大脸兔

2021年7月4日上午，神舟十二号3名航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进行中国空间站首次出舱活动。3名航天员相互配合，最终刘伯明、汤洪波先后成功出舱。这也是继神舟七号飞行乘组顺利完成出舱任务后，时隔13年，中国航天员再次执行出舱任务。这次出舱，空间站的机械臂首次配合航天员共同执行任务。

在这次出舱任务中，这支“中国臂”稳稳地霸占了“热搜榜”。由于这支机械臂初始安装位置在天和核心舱小柱段对地球一面，因此得名“天和机械臂”。

它有多厉害呢？用专业人士的话来说：天和机械臂是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统！天和机械臂不仅在我国是最先进的，其水平也同样处于世界前列。

现在让我们来简单看看天和机械臂的配置：

①机械臂展开长度为10.2米（将来还可以与实验舱的机械臂拼接成长15米的组合机械臂）。

②总重738千克，最大承载能力达到25吨。

③擁有七个自由度。这七个自由度完全仿真了人类手臂，因此灵活度极高。

④机械臂两端各有一个末端执行器，此外还有视觉相机系统。

机械臂的用途主要有以下几个方面：空间站的在轨组装、在轨维修、从货运飞船里搬运货物、辅助航天员出舱活动、空间站舱体的检查、捕获悬停飞行器等，下面我们来详细了解它是如何运作这些动作的。

◎空间站外表面爬行

整个机械臂凭借两端的末端执行器，与舱体表面适配器依次更替连接，即可随意在舱体外部进行移动，灵活度大大增加。只需在空间站各个舱室表面安装上相应的适配器，就能让机械臂随意抵达任何位置。

按照预定计划，中国空间站的两个实验舱将会于2022年5月份到9月份之间发射升空，最终两个实验舱与核心舱呈现T字形组合。然而这个形状并不是一次性形成的，因为想要在太空轨道上进行垂直对接，难度与风险都比较大，因此实验舱只能像载人飞船对接那样，从空间站运行方向对接，之后再由机械臂把实验舱给挪到侧面的对接口上去。

◎辅助航天员出舱活动

这次神舟十二号任务中，航天员需要完成两次出舱，每次出舱时间长达六七个小时。虽然空间站外表面广泛分布着帮助航天员出舱活动的手柄装置，但它们仅能用于小范围的太空行走，如果要大范围转移，就需要机械臂辅助，否则出舱任务执行效率将大大降低。

◎搬运货运飞船带来的货物

天和机械臂能够从货运飞船里搬运货物，帮助空间站完成建设。

算上已经上天的天舟二号，总共会有四艘货运飞船运输货物进空间站。以天舟为例，该型货运飞船有全密封、半开放、全开放三种标准构型，其中半开放与全开放两种构型都可以承运舱外载荷，与空间站对接后，天和机械臂就会自动抓取和搬运货物。

◎与实验舱机械臂组合

除了舱外的天和机械臂，实验舱内也配置有一部展开长度5米的小型机械臂，两者可对接组合成长度超15米的超长机械臂，并基于天和机械臂的舱体爬行功能，进而实现空间站外表面的全触达。

◎舱体检查

中国空间站外表面配置了许多功能载荷，还有外挂于舱体表面的暴露实验器材。同时，运行于近地轨道的空间站还面临着空间碎片撞击风险，此外，空间辐照对舱体表面的影响也很大。尤其是空间碎片撞击或舱内气体泄漏导致的失压问题最为突出，国际空间站就经常饱受此类问题的折磨。

天和机械臂有一套视觉监视系统，肩部、腕部、肘部各有1台视觉相机，其中肩部与腕部的视觉相机是舱外状态监视与舱体表面状态检查的主要设备，可帮助舱内航天员或地面人员进行空间站的故障排查工作。如果空间站外部有某个部位损坏，机械臂就可以先去观察情况，而不必让航天员出舱寻找故障点。

◎拆卸转移太阳能板

这里转移的是核心舱的太阳能板，因为当两个实验舱安装完毕后，它们所展开的太阳能板会遮挡射向核心舱的部分光照。为此中国科学家们设计了“在轨能源拓展功能”，核心舱发射入轨，太阳能板展开后还可再次收拢，并在航天员与机械臂联合操作下从核心舱本体分离，转移位置，从而彻底解决因光照遮挡产生的供电能力下降的问题，为空间站后续舱段拓展任务奠定基础。

◎监视来访飞行器并捕获

天和机械臂一端携带的视觉相机系统会对来访飞行器进行“注视”，获得精准的运行数据。当飞行器与空间站的距离达到机械臂捕获范围内，机械臂可以通过对接飞行器上的适配器，牢牢将其“抓”住。