中国空间站机械臂到底有多牛一(中国最大的机械设备网)

6月7日，中国神舟十二号载人飞船成功发射，三名航天员进入中国空间站，成了我们太空“三室一厅”的第一批住客，航天员进入空间站后，网络热议的话题不断，但如果要问中国天空空间站上最吸睛的装置是什么呢？
那一定是机械臂
甚至早在上个月就有媒体称，美国对此表示过担心，认为我国的某种卫星可以搭配机械臂，从而对其他卫星进行破坏。

虽然说美国对中国的设备向来都处于“担心”状态，但这次的机械臂可谓是来势汹汹，用专业术语来说，中国空间站核心舱上这根机械臂，是我国目前智能程度最高、难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统。
我们今天要说的，就是中国空间站的机械臂到底有多牛？
首先，我们得聊聊什么是空间机械臂，空间机械臂本身就是一个智能机器人，具备精确操作能力和视觉识别能力，既具有自主分析能力也可由航天员进行遥控，是集机械、视觉、动力学、电子和控制等学科为一体的高端航天装备。

中国载人航天工程总设计师周建平也介绍称，机械臂的作用在于空间站组装建造、维护维修 辅助航天员出舱活动等任务，是中国空间站在轨建造能力水平的重要标志。
天和核心舱作为空间站组合体的“中枢系统”，由生活控制舱、资源舱、节点舱三个分布构成。在太空为宇航员和科学家提供居住和科研环境，拥有众多强大的功能，而能力堪比“变形金刚”的空间站机械臂，更让核心舱如虎添翼。

根据中国电科21所的介绍，天空及基本在灵活性方面机械臂拥有7处关节，是我国首个具有七个自由度的机械臂，做到了对人类手臂的最大还原，因此灵活性极高，可以在太空抓取物体，方便设备的对接、安装、变轨和分离等。
机械臂的总重为739千克，最大承载能力达到了25吨。
这是什么概念呢
一头成年亚洲象的体重最高可以达到5吨，这个机械臂的承载能力相当于5头成年亚洲象。除此之外，机械臂工作时最长长度可达18米左右，展开长度为10.2米，将来还可以与太空舱的机械臂拼接成长度15米的组合机械臂。

此外，机械臂两端各有一个末端执行器，可以理解为人的“手”。
天空机械臂到底“牛”在哪儿了？
这里有一个很关键的东西，七个自由度，理论上，三维空间的刚体需要三维坐标xyz加上三个旋转角度共6个自由度，而7个自由度相当于多了一个冗余自由度，让机械臂可以以更灵活的姿势到达某个点位。
打个比方，同样是拧钥匙，6个自由度的机械臂在空间中，就无法在保持肩膀和拿钥匙的手不动的情况下，从一个构型变换到另一个构型，而7个自由度的就可以。那些自动化工厂里的机械臂，焊不同点的时候要大动作地扭来扭去，不是为了酷，就是因为自由度不够。

核心舱机械臂能通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离，类似于木工厂用的榫卯结构，可实现舱体爬行功能，以一种类似蠕虫的运动方式，移动到空间站的许多部分，进而在更多范围触达空间站各舱体外表面。
这个设计可以说是脑洞大开，只需在空间站各个舱室表面，安装上几个适配器就能让机械臂随意到达任何位置，加上机械臂自身的长度足足有十米，而且弯曲转向非常灵活，舱体外的爬行功能范围大大增加。
这一项技术别人可没有，我们独此一份。

因为目前在轨运行的国际空间站虽然有多个机械臂，可都是固定的。
第二个亮点是配合完成实验舱转位，按照预定计划，天宫空间站的两个试验舱将会于2022年5月份到9月份之间发射升空，空间站成型后，两个实验舱和核心舱呈现出T字形，而这个形状并不是一次性形成的。
因为想要在太空轨道上进行垂直对接，难度和风险都太大，因此实验舱只能像载人飞船对接那样，从空间站运行方向对接，之后再由机械臂把实验舱给挪到侧面的对接口上去。
第三项功能，辅助航天员出舱活动。
这次神舟12号任务中，航天员需要完成两次出舱任务，并且每次出舱时间都在6个小时以上，这就需要机械臂配合完成舱外设备安装、维修维护等任务。

第四个技能，监视和捕获来访飞行器
机械臂一端携带的视觉相机系统会对来访飞行器进行“注视”，获得精细的运行数据，之后当飞行器与空间站的距离达到机械臂捕获范围内，就可以通过对接飞行器上的适配器，牢牢将其抓住了。
机械臂除了在使用方面科技感满满之外，在用电方面还相当“低耗能”，这次天和核心舱使用的是大功率LT-100型霍尔电推系统，它是一种不依赖化学燃烧就能产生推力的设备。
由于不需要使用固体或液体燃料，所以它减少了航天器对燃料的需求，也就大幅减轻了航天器的重量，毫不夸张地说，燃料消耗比国际空间站低一个数量级，电池方面，使用的是目前世界上最先进的三结砷化镓太阳能电池翼。

它的光电转换效率高达50%以上，而传统的晶硅电池通常只有20%左右。
此外，它还具有很好的耐温性，250℃高温也能正常工作，那机械臂真的像美国说的那样，能剪断卫星太阳能板吗？
其实答案已经很明确了
美国的这番言论，依旧是沿袭了美国媒体、军方一贯使用的“中国太空威胁”论调，就在美国指责中国等国家制造“太空威胁”的同时，自己却在积极打造太空武器，研究太空作战。但既然美国提出了这个想法，我们就来了解一下机械臂真的能破坏其他卫星吗？
这里我们要清楚一个知识，那就是地球周围的航天器并不是静止状态，而是绕着地球高速运行，处在不同轨道内的卫星或者太空垃圾都存在速度上的差异。一旦掌控不好就容易发生碰撞，那机械臂要想抓取或者破坏卫星。

由于距离上的限制，在太空中必须距离非常近，而接触如果速度没有掌握好，那就不亚于你站在站台上抓取高速驶过的列车上的物体。
除此之外，不同国家的卫星都有自己的运行轨迹，并且距离相当远，如果真的要消耗这么大的能量进行“捕获”和“销毁”的动作，未免有点太浪费时间和金钱了。
所以说，美国的“担心”实在是无稽之谈，回望浩瀚无垠的太空，中国人注视了太久太久，现在世界上能工作的有两个空间站，一个是国际空间站，另一个就是中国空间站。

国际空间站始建于1998年，是以美国为主导，16个国家联合参与。
那时候，中国曾申请加入国际空间站，但被美国拒之门外。
不仅如此，还全面封锁了航天技术。
1998年，美国出台ITAR禁运条例，里面明确提出，任何航天产业链产品都不能出口中国，任何美国航天器材不得有中国火箭发射。

但从神舟一号成功发射开始，中国的航天事业一路高歌，载人航天、人造卫星、深空探测等领域都取得了令人瞩目的成绩，而机械臂只是其中的一个耀眼的成果。
此后，我国空间站上的很多任务都要依靠这个功能强大的机械臂，科技进步并不是阴谋论的攻击对象，我们还将致力于寻找更多的发展方向，在更远的未来探索更多的宇宙奥秘。
当科幻变成现实，或许人类会获得更多的动力！