天宫黑科技：7自由度机械臂，臂力25吨，能爬行，还能剪太阳翼？

要问中国天宫空间站上最吸睛、最科幻的装置是什么？必定是机械臂无疑了。用专业人士的话来讲：天宫机械臂是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统！

而且要注意，这个机械臂既是我国最先进的，其水平也同样处于世界前列，甚至可以认为足以媲美国际空间站上的，那个被称为“加拿大臂2号”的机械臂。

加拿大臂

再纵观我国这二十年来的航天发展以及近半年的航天成就，又是嫦娥五号登月并返回，又是火星探索一次性完成绕落巡三个目标，现在又是空间站建设的如火如荼，美国人终于坐不住了。

其太空司令部司令詹姆斯·迪金森(James Dickinson)向国会发表了一系列言论，大意为：美军对我国的太空能力感到担忧，尤其是我国的某种卫星可以搭配机械臂，能破坏其它卫星。

说到这，我突然就想起了前阵子特别火的一个动图，如下：

说是我国的空间站来到美国卫星旁边，然后“调皮”地把卫星太阳翼剪断了。说实话，这张动图确实搞笑，但不妨我们认真思考一下，我们的天宫机械臂真有如此能耐吗？

现在让我们来简单看看天宫机械臂的各项属性：

①机械臂展开长度为10.2米（将来还可以与实验舱的机械臂拼接成长度15米的组合机械臂）

②总重738千克，最大承载能力达到25吨

③拥有七个自由度，想想我们人类手臂的转动，这七个自由度则是完全仿真了人类手臂，因此灵活度极高

④机械臂两端各有一个末端执行器（你可以把它理解为人的“手”），此外还有视觉相机系统

天宫机械臂有几大用途

总的来讲，机械臂的用途有以下几个方面，分别是：空间站的在轨组装、在轨维修、从货运飞船里搬运货物、辅助航天员出舱活动、空间站舱体的检查、捕获悬停飞行器等等，下面我们来仔细瞧瞧它是如何运作这些动作的

• 空间站外表面爬行

从上面那幅动图，我们可以清晰地看到，整个机械臂凭借两端的末端执行器与舱体表面适配器依次更替连接，就可以随意在舱体外部进行移动。

第一次看到这幅动图时，我是惊叹不已，原本以为会是那种类似于轨道滑行进行位移，没想到竟是这种特别的爬行方式，灵活度大大增加了，因为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抵达任何位置了。毕竟机械臂自身的长度足足有十米，而且弯曲转向非常灵活。

• 实验舱转位

按照预定计划，天宫空间站的两个实验舱将会于2022年5月份到9月份之间发射升空，这时候请注意下面的图片，这是空间站成形后的样子，我们可以看出，两个实验舱与核心舱呈现T字形

而这个形状并不是一次性形成的（指实验舱与核心舱只对接一次），因为想要在太空轨道上进行垂直对接，难度与风险都比较大，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。

• 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，并且每次出舱时间长达六到七个小时，将要在机械臂的支持下，完成舱外设备安装、维修维护等任务（相比于神舟七号出舱任务，不论是时长还是复杂程度都有着质的变化）

对了，届时航天员还会穿着我国研制的新一代舱外航天服出舱，虽然目前来讲，具体什么时候出舱我们还不知道，但肯定是非常值得期待的（其实这也是本次神舟任务的最大亮点之一）。

新一代舱外航天服

• 搬运货物

机械臂从货运飞船里搬运货物，到空间站完成建成，算上已经上去的天舟二号，总共会有四艘货运飞船会运输货物进空间站。

• 与实验舱机械臂组合

原本安置在核心舱外的机械臂，也可以同实验舱的小机械臂组合形成一个更大的机械臂，总长将达到15米，这样一来就能更好的覆盖空间站外表面

• 舱体检查

由于机械臂装有视觉相机系统，因而可以对空间站外表面进行检查，帮助舱内航天员或者地面人员进行空间站的故障排查工作。举个例子，前阵子国际空间站被太空中的小陨石击中，某个部位损坏了，这时候机械臂就可以先去观察情况，而不必让航天员出舱寻找故障点了。

• 拆卸转移太阳能板

这里转移的是核心舱的太阳能板，因为当两个实验舱安装完毕后，它们所展开的太阳能板会遮挡射向核心舱的部分光照，因而需要将原先的核心舱太阳能板转移位置，这时候就需要借助机械臂的帮助了。

• 监视来访飞行器并捕获

从动图可以看出，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。

说到这，那么机械臂真的能剪断卫星太阳能板吗？

其实答案不言自明，就刚才上面讲的最后两项机械臂功能，一个是转移太阳能板，一个是监视外来飞行器并捕获，就足以证明，在适当的条件下，剪卫星太阳能板的事情还是可以办到的。

那么这个适当条件指的是啥呢？很简单，我们首先得设计一个特制的“剪刀”，将其安装到机械臂一端，其次就是要让空间站与目标卫星的空间位置相互靠近。从目前的技术来看，实际较为困难的是第二个条件，毕竟空间站的动力以及燃料，或许并不支持“追捕”这一动作。

但反过来讲，其实没必要特地跑过去剪，你也可以在机械臂上装个“激光测距仪”呀，反正机械臂那么灵活，瞄个准还是很容易的。