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9月1日,神舟十四號航天員乘組開展首次出艙任務。在艙外,航天員劉洋手持電動螺絲刀,輕松完成問天實驗艙全景相機抬升任務。雖然外形上看起來,航天員所用的電動螺絲刀與生活中常見的工具區別不大,但在太空環境下,這些工具都必須進行特殊設計。在過去的三年里,航天科技集團五院總裝與環境工程部艙外維修工具研制團隊完成了中國空間站核心艙、問天實驗艙36類238件艙外維修工具的自主研制,累計上行總重量達509千克,實現了我國在軌艙外維修工具從無到有的突破。
由于發射時火箭對航天器的包絡限制,相機抬升支架等艙外結構不能直接展開到位,需要后續由航天員攜帶艙外電動工具出艙,進行調整維護。
看似普通的“太空版”電動螺絲刀,究竟有什么厲害之處?研制團隊解釋道,在失重狀態下,航天員出艙時僅能靠扶手和腳部限位器調整姿態,工具和人的受力情況,都與地面使用的手電鉆相去甚遠。航天員身著厚重的出艙服,且只能單手操作艙外電動工具,因此設計師需要對每一個抓握、按壓、旋擰操作進行反復研究,任務全程還要保證所有零件不會“逃走”,成為太空垃圾。
艙外復雜的真空和高低溫交變環境,對艙外電動工具的電機、電路、熱控、機構等組件都是嚴苛的考驗。研制團隊復核了航天員在軌仿真位姿變化的每一幅場景,精準定位艙外電動工具20余種在軌溫度變化工況。
怎樣才能設計出一套好工具?研制團隊成員心里有一個共同的答案:假設執行出艙任務的是自己。此前航天員在進行模擬失重驗證時,研制團隊發現,根據問天實驗艙氣閘艙新布局改進的工具箱,雖然功能上能滿足指標,但航天員需要身體完全探出氣閘艙,才能將便攜式腳限位器和艙外操作臺取下、裝好。
“工具取放是航天員出艙任務的第一步,不能讓他們在這兒就開始覺得沒底。”設計師仔細詢問航天員的感受,數次升級方案,最終確保航天員在半出艙狀態下就能完成工具取放,有效提升了操作便捷性和安全性。這套航天員的“機械伙伴”,正朝著更可靠、更好用、更多功能的方向升級。
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