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空间站机械臂剪太阳能板是什么电影 天和号机械臂作用介绍

探索发现 Faker 11个月前 (07-10) 1640次浏览 已收录 0个评论

在飞船上面配备机械臂恐怕是首次操作吧,天河号就做到了。

相信大家都看过一个gif动画,就是机械臂飞到卫星上面,然后伸出机械臂,把卫星的两个太阳能板剪掉了,这样以来这个卫星就废了,那么这到底是什么电影里面的情节那?

在科幻美剧《太空部队》第一季的最后一集,有一个特别有意思的画面,中国的空间站在飞过美国的卫星的时候,突然伸出来一条机械臂把卫星的太阳板剪掉了,这个画面很大程度上反映了美国对中国航天力量飞速发展的担忧,同时也迎合了中国观众的胃口,不少网友表示:希望早日实现“剪翅膀”的功能。

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

随着中国天和号核心舱上的宇航员顺利出舱,中国机械臂的算是吸足了关注度,不仅和人类手臂一样拥有7个自由度,还可以做到在空间站上上下的爬行,刘伯明在出舱后直接搭乘机械臂到达工作地点,可见机械臂与宇航员的协同交互能力也非常的可靠。

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

不过此时就会有人开始拿中国机械臂和国际空间站上的加拿大2号机械臂(后简称加拿大臂)作比较,认为早中国20年升空的加拿大臂依然是中国追赶不上的技术,至少在“剪翅膀”和负载量上,还是中国机械臂目前难以横越的难点,真的是这样吗?

先说结论:中国机械臂确实做不到加拿大臂“剪翅膀”的动作,负载量也确实有很大的差距,但是中国机械臂不比加拿大臂落后多少,相反更加的实用和灵活。

加拿大臂是加拿大对国际空间站最重要的贡献,自2001年顺利升空以来,已经帮助建造了诸如集成桁架结构、太阳能组等重要的舱外结构,而且在2009年9月至2021年2月期间,加拿大臂参与捕获、释放超过了44艘无人驾驶货船,可谓是功劳巨大。

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

加拿大臂重达1.8吨,长度达到了17.6米,这种体量决定了这个“大家伙”的力量非常巨大,它可以抓取重约116吨的物体,相当于1千克的自重可以抓取64千克的物体,而与之相比的中国机械臂,自重只有738千克,可以拖拽25吨的物体,相当于1千克的自重可以拖拽34千克的物体,在力量的层面差距还是有的。

不过加拿大臂如此巨大的抓取力和自重是要付出代价的。中国机械臂在舱外进行运动的时候,是靠着末端执行器和舱体外的适配器配合来实现移动的,适配器的存在就像攀岩运动中的“抓点”一样,末端执行器在捕捉到适配器后实现固定的作用,然后首尾翻转就实现了爬行的动作,这样“脑洞大开”的设计实际上并不是中国首创,这项技术在加拿大臂上就已经应用了,但是为什么很少见加拿大臂用这个功能呢?

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

原因之一就是加拿大臂太重了,要抓取的物体也重,在空间上因为引力问题物体的重量虽然没有了,但它的质量是存在的,力是相互的,如果机械臂的力量不够大、固定点不够牢固,抓取物体时物体不仅不会动,自身反而先动了,所以为了满足这种要求,对固定点的要求就非常高,所以加拿大臂通常被固定在轨道车上,依靠108米的轨道进行滑行。当然第二个原因还是国际空间站建造时间跨度比较大,很多地方没有安装适配器,满足不了加拿大臂的全覆盖。所以在灵活程度上,中国机械臂是比加拿大臂更灵活的。

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

不过加拿大臂设计如此巨大的抓取力到底有没有用武之地呢?我们来看看国际空间站上各个实验舱的数据就有数了。国际空间站主要由美国、俄罗斯、欧洲、日本以及加拿大共同运营,总重量达到了419吨,面积更是像两个足球场那么大,不过国际空间站上的各个舱段和模块的重量并没有这么夸张,像俄罗斯曙光号功能货舱重24吨,美国命运号实验舱重13.6吨,欧洲哥伦布实验舱重21吨,日本希望号实验舱重15吨,对于主流的舱段中国机械臂25吨的设计抓力完全够用了,至于加拿大臂16吨的抓力,确实有点用力过猛了。

再说说“剪翅膀”这个功能,目前来说,中国机械臂确实没有这个能力,中国机械臂在执行抓取任务的时候,必须先找到物体上的适配器之后才能完成拖拽功能,要想实现更多更灵活的动作,还得设计一款与加拿大臂上的“仿生机械手”才能实现。

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

还是那句话,中国机械手从设计到应用所贯彻的宗旨一直都是好用够用就行,现阶段加装一个机械手并没有想象中那么有用,我们后续发射的货运补给以及后续的舱段,额外的加装一个适配器就能实现拖拽的效果,至于抓取其他的物体,甚至是太空垃圾,现阶段的中国空间站还没有这样的需求。

对于加拿大臂来说,中国机械臂的高度自动化程度和操控性能才是最重要的,加拿大臂经过多次升级,虽然实现了20年超长时间服役的目标,但是自动化始终没有实现,中国机械臂不仅在地面可以控制,在空间站可以控制,甚至可以按照既有的程序实现自动作业,这大大减少了宇航员的工作量和提升了工作质量,这不比一个“机械手”带来的优势更大?

加拿大机械臂比中国机械臂更强?116吨的负载量确实用力过猛了

加拿大臂控制系统

现在再纠结加拿大臂的优势已经没什么意义了,国际空间站退役在即,舱段漏气、破损等问题层出不穷,万一哪天加拿大臂真出现问题需要维修了,这才是个大麻烦,当然加拿大臂这么多年的运作也积累下了宝贵的运行经验,要我说这才是加拿大臂真正相较于中国机械臂优势的地方,其他抛开实用的对比一点意义没有。


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