中國空間站解鎖貨物出艙新技能：智能物流保障、前沿“太空驛站”

中新網(wǎng)海南文昌10月31日電 (馬帥莎 鄭瑩瑩 李同)10月31日，夢天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空。

作為中國空間站第二個實(shí)驗(yàn)艙，夢天實(shí)驗(yàn)艙與問天實(shí)驗(yàn)艙一樣，擁有一個氣閘艙。不同的是，夢天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙不再作為航天員出艙使用，而是一條專供貨物出艙的通道。如果將問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙比作“國際機(jī)場”，那么夢天實(shí)驗(yàn)艙的貨物氣閘艙就是空間站的“國際貨運(yùn)港口”。

北京時間10月31日15時37分，搭載空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙四運(yùn)載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘后，夢天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

通過這個“港口”，中國空間站的載荷自動進(jìn)出艙技術(shù)、小衛(wèi)星在軌釋放等一系列全新技能將首次亮相，實(shí)現(xiàn)貨物、載荷在空間站艙內(nèi)外的全自動交互，不僅送得出、接得入，還運(yùn)得快、行得穩(wěn)。

智能“物流保障”

以往開展艙外科學(xué)實(shí)驗(yàn)時，需要航天員出艙進(jìn)行安裝作業(yè)，但這種方式受到航天員出艙次數(shù)、載荷數(shù)量與大小的限制。未來中國空間站進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)營階段后，將開展更多科學(xué)研究，如何更加高效、安全地進(jìn)行艙外科學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升中國空間站的科學(xué)應(yīng)用能力，成為亟待解決的問題。

為此，設(shè)計(jì)師們提出了貨物自動進(jìn)出艙的概念——在夢天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)配置一臺專供載荷、貨物搭乘的載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)貨物進(jìn)出艙。夢天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙設(shè)置了兩扇門，一扇是連接工作艙的內(nèi)側(cè)艙門，一扇是連接外太空的外側(cè)艙門。在兩扇門內(nèi)，裝有載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。

北京時間10月31日15時37分，搭載空間站夢天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙四運(yùn)載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時點(diǎn)火發(fā)射，約8分鐘后，夢天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。 中新社記者 侯宇 攝

通常，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)停置于夢天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙內(nèi)，當(dāng)收到載荷出艙任務(wù)時，內(nèi)側(cè)艙門將打開，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)前往工作艙，由航天員在工作艙內(nèi)完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷的組裝，并將其放置固定在載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)上。

隨后，轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)會平緩地從工作艙縮回至氣閘艙。航天員關(guān)閉內(nèi)側(cè)艙門后，可以通過艙門上的舷窗看到載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的工作情況。一切準(zhǔn)備就緒，氣閘艙的外側(cè)電動艙門將打開，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)搭載著科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷轉(zhuǎn)移至艙門口，艙外機(jī)械臂抓取載荷并安裝至艙外。

據(jù)了解，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的運(yùn)送能力達(dá)400千克、單次運(yùn)送貨物包絡(luò)可達(dá)1.15米×1.2米×0.9米。為滿足進(jìn)出貨物的包絡(luò)要求，貨物氣閘艙的外艙門寬度達(dá)1.2米。這也是首次亮相中國空間站的方形艙門，艙門采用全自動滑移設(shè)計(jì)，通過地面發(fā)送指令控制開關(guān)，是隔離艙內(nèi)與艙外空間環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備。

提供舒適搭乘體驗(yàn)

為了給科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷出艙提供舒適的體驗(yàn)，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)不僅能行得穩(wěn)、走得遠(yuǎn)、停得準(zhǔn)，還可以通過0度到90度的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)中國空間站獨(dú)特構(gòu)型布局下的載荷進(jìn)出艙功能，使其既能通向工作艙內(nèi)，又能伸出氣閘艙外。

行得穩(wěn)——載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)具備變速啟?？刂颇芰?，讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷在搭乘過程中，不管是直線運(yùn)動還是回轉(zhuǎn)運(yùn)動，都能平穩(wěn)過渡，不會受到急剎車帶來的頓挫感。

走得遠(yuǎn)——為了方便航天員在工作艙內(nèi)安裝拆卸貨物，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)采用特殊的傳動機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)大行程運(yùn)動，可從氣閘艙直通航天員的工作艙。

停得準(zhǔn)——當(dāng)?shù)竭_(dá)出艙口時，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)可以馬上停穩(wěn)，并精準(zhǔn)鎖定位置和姿態(tài)，此時將由艙外的機(jī)械臂護(hù)送科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷前往艙外進(jìn)行科學(xué)探索。

打造最前沿“太空驛站”

除了實(shí)現(xiàn)載荷、貨物的自動進(jìn)出艙功能，載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)還可為立方星、微衛(wèi)星等實(shí)現(xiàn)“太空旅游”提供“定制包廂”。夢天實(shí)驗(yàn)艙中配置的微小飛行器釋放機(jī)構(gòu)，使空間站化身為“太空驛站”，為立方星、微衛(wèi)星的釋放提供最前沿的出發(fā)地。

平時，釋放機(jī)構(gòu)以組件形式收納在艙內(nèi)，執(zhí)行任務(wù)時，航天員可以按照立方星的規(guī)格進(jìn)行在軌組裝，“包廂”單次最大載客量為36U立方星或百公斤級微衛(wèi)星。立方星安裝完成后，“包廂”搭乘載荷轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到艙外。

隨后，艙外機(jī)械臂抓取釋放機(jī)構(gòu)，并調(diào)整釋放機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)移到立方星或微衛(wèi)星的發(fā)射方向時，釋放機(jī)構(gòu)就會像彈弓一樣，把小衛(wèi)星依次以規(guī)定的速度彈射出去，讓衛(wèi)星既穩(wěn)當(dāng)、又安全地開始“太空旅程”。(完)