据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2022年1月6日6时59分,经过约47分钟的跨系统密切协同,空间站机械臂转位货运飞船试验取得圆满成功,这是我国首次利用空间站机械臂操作大型在轨飞行器进行转位试验。
1月6日凌晨,机械臂成功捕获天舟二号货运飞船,6时12分转位试验开始,天舟二号货运飞船与天和核心舱解锁分离后,在机械臂拖动下以核心舱节点舱球心为圆心进行平面转位;尔后,反向操作,直至货运飞船与核心舱重新对接并完成锁紧。
对于机械臂来说,他的主要作用就是抓取飞船和协助航天员的出舱活动,机械臂可以减少航天员的体力劳动,尤其是在舱外的情况中,虽然绕地球飞行是微重力的状态,可是因为人体等都有质量,需要克服物体的惯性,所以千万不要以为在太空活动和游泳一样自如。游泳的时候不必担心位置的问题,可是在太空中还有很多精细的操作,对身体以及设备的控制力不足(忽视惯性)可能会制造大问题。
我国空间站配备的机械臂,相较于国际空间站的加拿大二号以及日本的机械臂,互有优劣。优势是我们的机械臂的设计使它可以在舱外爬行,而国际空间站的机械臂在导轨上的,灵活性有差异;缺陷是我们的机械臂可以移动20多吨的物体,加拿大二号可以移动百十吨的货物。不过这一点上边也说了,在太空要克服惯性,所以能移动的质量和空间站的质量有关。就连太空跑台都是悬浮的,就是怕振动影响到空间站的运行参数。
在后续的空间站建设中,机械臂还有很多的作用,尤其是今年我们要发射问天和蒙恬两个实验舱,都是20多吨,在机械臂的操作能力范围内。这次货运舱的转位试验堆机械臂的安全性、稳定性进行了验证。后续现有的机械臂还会连接一个小臂段,让机械臂的长度更长,“关节”更多,活动也更灵活,要知道机械不像人多关节,要实现各方位的活动就得更多关节。
那么问题来了,机械臂到底能不能配备剪刀之类的设备,用于自我防卫?配备剪刀之类的器材是有可能的,未来空间站的维护也可能涉及外部的线路之类的维修保养或者更换,也许能用到剪刀。不过现在更多的模块化设计,就像电脑的连接线一样,不行了直接全部更换一根,不需要用剪刀剪开线路连接,那样很麻烦,舱外宇航服操作不便,很难操作。
机械臂的主要作用是抓取货物和协助出舱,尽管很灵活,用于自我方位却差很多,或者说很难实现。抓取我们自己送上去的货物,是货舱不断调节轨道接近空间站,相对速度(速度发小和方向)差异较小,空间站抓取之后稍微拉一点距离就拉过来了。可是如果别人别有用心的话,卫星等航天器的机动变轨不会跟你商量,也许存在着比较大的速度差异,这就难搞。
相对速度差异较大的话,接触上就是撞击了,这样的话会改变空间站的运行,也可能损坏已有的设备。就像战斗机的加油机,都是十分小心的接触,加油机和战斗机的速度参数基本一致,才敢怼上去加油。空间站这东西的建造成本可比战斗机高多了,光是发射成本就能造几架战斗机了估计。还有一个问题是燃料。
因为速度参数的不一致,所以空间站需要变轨去对方的轨道上,这还得大量卫星的参与,确定其轨道参数,然后空间站变轨机动接近,然后剪掉对方卫星的太阳帆。尽管空间站有货运飞船补充燃料,可是依然经不起这样的操作,空间站的燃料都用在关键的地方,比如变轨避免对方接触自己,或者避免因为地球不均衡引力、稀薄大气摩擦导致的轨道太低。
而且用空间站接触卫星去剪太阳帆的方式效率也太低了,现在有几千颗卫星,而且现代有很多较低轨道的小卫星,发射成本低,替换成本低,可以快速地发射部署。就SpaceX的星链,一次都发射60枚左右,用空间站的机械臂去剪太阳帆,成本实在是太大了。如果那样做的话,空间站很快就会报废,而且很难负担,光是往空间站送燃料都搞不起。
苏联时代曾经在空间站试验舱上配备枪炮,可是这会由于动量守恒定律影响空间站的运行,也不大恰当。但是如今的空间站配备一定的自卫能力似乎是必须的,因为星链的卫星连续两次接近我们的空间站,而且都是航天员刚进驻空间站的时候。尽管它用的是电推变轨慢,可是也可以提前部署,而且关键是它从500多公里的高度下降到382公里的轨道,并保持轨道。
星链卫星不怎么靠谱,发射了近两千枚,已经坠落了400多枚,可是坠落的时候轨道是持续降低最终坠入大气的,哪有这种接近我们空间站然后又保持轨道高度的操作,说不是人为操作的都没人信。理想的办法是在空间站上加一些激光设备,可以用强烈的激光烧灼靠近的卫星,然而依然难以解决惯性碰撞的问题,对方一心想搞的话,还得我们主动变轨躲避。返回搜狐,查看更多
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