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为航天员出舱等任务研发空间站机械臂和空间机械臂维修专用工具 空间站首次载人飞行 天津科大科研团队助“一臂之力”
发布日期: 2021-09-22 09:08      来源: 滨城时报
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    空间站机械臂 天津科大供图

    滨城时报讯(记者 贾磊)9月17日13时34分,神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,执行飞行任务的航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波安全顺利出舱,我国空间站阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。任务成功的背后,除了航天员、航天各系统科学家和工作人员之外,我国的多所高校也深度参与其中,其中也包括天津科技大学的科技助力。

    昨日,记者从天津科技大学获悉,天津科技大学机械学院教师董颖怀、王岩带领团队成员刘佳军、朱贵升、孟令坤、殷杰、王安康、石健等研究生,克服研发周期短、技术难度大等难题,开展了装备设计、理论研究及仿真计算等工作。他们研发的空间站机械臂和空间机械臂维修专用工具为我国首个长期在轨运行的机械臂舱体表面巡检、航天员出舱等任务顺利完成提供了有力保障。

    实现从零到一的突破

    据了解,空间站维修工具虽小,但事关重大。空间站机械臂被誉为太空中的“大力神臂”,通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离,可执行舱外大范围爬行辅助航天员出舱活动、捕获悬停飞行器等复杂任务。在掌握大型空间机械臂核心技术及应用上,空间机械臂维修专用工具是整体技术应用研发中非常关键的一环。“没有参照物怎么办?我们根据积累的素材和面临的问题一步步细化,不断迭代,自我更新。

    经过几十轮的修改,如何在不同的地方使用不同的工具,包括温度适应性、材料表面改性……”团队负责老师董颖怀介绍说,团队克服了时间紧、任务重以及场地和经费等种种困难,一个报告的完成需要几百页草稿,一个方案的设计需要几百张图纸,自己没有的实验设备就跑去别的地方借,最终实现了从零到一的突破。

    希望双方继续携手合作

    “在太空中用的工具和地面不一样,需要万无一失,绝不允许失误,0.01毫米的误差都会影响使用。太空维修难度大且空间小,操作环境复杂,所以工具使用必须得心应手,才能让宇航员能够短时间内解决出现的问题。”团队负责老师王岩绍说,宇航员的动作受宇航服的限制,视线也比较狭窄,太空操作空间也和陆地不一样,这些因素都要在设计时考虑进来。

    “螺丝钉怎么插进去才能不飘出来?材质能用铁的吗?”天津科技大学硕士研究生三年级学生刘佳军和殷杰等几个月来一直跟着团队的两位老师加班加点进行理论计算、三维建模、仿真验证、强度校核……看着自己的构思根据极限位置和边界条件一点点变成现实,内心充满成就感。

    记者在采访中了解到,中国空间技术研究院总体部载人三期空间机械臂项目办公室近日给天津科技大学发来感谢信,感谢学校机械工程学院教师董颖怀和王岩带领的精密与特种加工研究团队为空间机械臂维修专用工具等配套产品的成功研制作出的贡献,希望双方继续携手为我国空间站建设与运营作出更大贡献。

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