中国空间站：消失的机械臂现身，航天员穿舱，节点舱岔路多易迷路

十多天前，载人航天工程发布了由神舟十六号乘组航天员桂海潮拍摄的一组中国空间站全貌照片，至此我们终于能够以第三人称视角欣赏我们自己的空间站，在这些照片中，空间站各舱段可谓是纤毫毕见，很多以前看不到的如今都看到了。

中国空间站全貌照片，及其标注。

有人注意到，最早随天和核心舱一道发射的天和机械臂，如今已转移到了问天实验舱，并在该舱第三象限舱壁停靠。另外，空间站还有一个小机械臂，从全貌照片中并没有直观地看到，那么“消失”的小机械臂去哪里了呢？

天和机械臂也被称为“大臂”

天和机械臂的自重并不大，只有0.738吨，别看它身板轻，却能够负载重达25吨的大型舱段，是中国空间站四大关键技术之一。该机械臂由两根臂杆、肩部回转关节、肩部偏航关节、肘部俯仰关节、腕部回转关节、腕部偏航关节、控制器、手眼相机等器件组成，全部展开长度10.37米，有效作用距离9.5米。

天和机械臂运动画面

四两拨千斤的天和机械臂之所以是中国空间站的四大关键技术，是因为空间站的建造与运营都离不开它。

问天实验舱与梦天实验舱起初都是先后对接于天和核心舱的前向端口，再相继转位至侧向停泊口对接，承担转位任务的是实验舱自备的小型转位机械臂。

实验舱转位任务事关空间站建造成败，只有一种转位手段，可靠性有欠缺，因此天和机械臂就承担起了备份任务，在转位机械臂失效情况下，可由天和机械臂承担实验舱转位任务，此前天舟二号货运飞船就曾与天和机械臂配合，进行了转位实验。

实验舱转位效果图

天舟二号在天和机械臂捕获条件下，进行转位试验。

在轨实践结果表明，实验舱自备转位机械臂圆满完成了转位任务，天和机械臂并没有介入实验舱的转位对接任务。

梦天实验舱转位在轨实拍画面

中国空间站进入运营阶段后，机械臂的作用就更大了，长期协助航天员执行出舱转移任务，大大提高了舱外作业效率，我国机械臂最大转移线速度可达0.6米/秒，这一速度超过了人类此前部署的任意一款载人航天用机械臂，同时位置精度与姿态精度均居于世界领先水平。

舱外航天员在机械臂助力下快速转移

除了可以协助航天员进行舱外大范围转移，还可以承担舱外状态监视、捕获悬停飞行器、转移货运飞船载荷、空间站舱表状态检查、监视来访飞行器等任务。

天和机械臂最亮眼的功能当属舱外爬行功能，从空间站全貌照片可以看到，它已经转移到了问天实验舱，这是因为问天实验舱配置有中国空间站的人员专用气闸舱，机械臂停靠于此便于航天员出舱作业的实施。

画面中的圆形扶手处就是问天实验舱的人员专用气闸舱进出舱口

除天和机械臂外，问天实验舱发射时也携带了另一个小型机械臂，小机械臂展开长度约5米，也有7个自由度，负载能力是3吨，虽然尺寸和负载能力均不及天和机械臂，但它也有不可或缺的核心优势，就是有更高的位置精度与姿态精度，可以执行更加精细的操作，比如舱外暴露实验载荷的照料。

问题来了，小机械臂究竟去哪了？

从全貌照片中很难看到小机械臂

近日，在中国空间站执行任务的神舟十七号航天员唐胜杰拍摄了一段视频，这段视频就可以揭晓答案。

唐胜杰先是来到梦天实验舱前锥段，这里设计有一扇大尺寸舷窗，通过舷窗可以看到，对接于节点舱前向端口的神舟十七号载人飞船、部分节点舱、问天实验舱太阳翼。

延伸至远处的舱体便是“神舟十七号”

在这欣赏地球美景之后，唐胜杰经梦天实验舱对接通道来到了节点舱，从对接通道画面中还可以看到异体同构周边式对接机构的导向瓣，通道内的白色管路是用于气体交换的管路。

唐胜杰准备带大家近距离看看我们的神舟十七号，在中国空间站不论你要去哪个舱段，都有一个必经之地，就是“节点舱”。

节点舱可以说是中国空间站的交通枢纽，用四通八达来形容也是合适的，这里有6道舱门，分别通向天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、用于出舱作业的进出舱口，还有两个飞船通道。

节点舱位置示意图

起初节点舱也肩负有航天员出舱作业任务，神舟十二号与神舟十三号两批航天员乘组皆由此出舱，但是，从画面中可以看到，一旦节点舱用于出舱任务，那么该舱将处于真空状态，通往各舱船的舱门处于关闭状态，空间站各舱船之间的交通将被人为阻断，一旦遭遇突发状况，几乎没有回旋余地。

因此，节点舱作为气闸舱使用只是在空间站建造初期，待问天实验舱到位后，这里便不再是主份人员气闸舱。

节点舱早期承担航天员出舱任务画面

问天实验舱的气闸舱位于舱体末段，执行任务时对各舱船之间的交通无任何影响，因此该气闸舱就是中国空间站的主份人员气闸舱。

问天实验舱的人员气闸舱位置

不过，节点舱仍然会作为备份气闸舱使用，它还可以在问天实验舱主份人员气闸舱故障情况下，发挥应急救援任务，舱外航天员可经由节点舱回舱，此为“异舱回站”。

异舱回站路线示意图

航天员身处岔路较多的节点舱也是最容易迷路的，迷路？是的，你没有看错。

因为航天员在太空失重环境中，方向感很容易错乱，很难分清上下前后，所以快速判断方位也是航天员在轨期间的考核科目之一。

为了帮助航天员快速判断方位，首先我们空间站各舱段在设计时就做了区分，比如舱体内对地球一侧基本没有配置科研机柜，在内饰上也营造了一种天地差异感。

再就是用贴路标的方式，帮助航天员快速判断方向，从唐胜杰拍摄的画面中可以看到，通往神舟十七号飞船的舱门旁还有贴有绿色的逃生标志，而神舟十七号既是他们的天地往返工具，也是逃生飞船。

唐胜杰来到节点舱，画面左下角可见逃生标志。

唐胜杰经由节点舱前向端口通道来到了神舟十七号，首先是轨道舱，可以看到里面放置着许多货包，神舟飞船轨道舱首先是作为容纳对接机构的对接舱使用，同时也可利用自身空间装载上行货物，返回时也可携带废弃物再入销毁。

神舟十七号轨道舱

通过轨道舱就来到了返回舱，可以看到返回舱里放置着舱内航天服，神舟飞船处于上行发射段与再入返回段时，航天员必须穿着舱内航天服，它是航天员生命安全的最后一道屏障，这也是以往人类载人航天事业血的教训总结的经验。

神舟十七号返回舱

视频的尾声就是唐胜杰通过神舟十七号返回舱第四象限舷窗拍摄梦天实验舱，这最后一个画面就可以揭晓前文问题的答案。

问天实验舱机械臂去哪了？它在梦天实验舱舱外再度现身。

以此为线索再去看中国空间站全貌照片，其实还是可以看到小机械臂，只不过在照片中，由于核心舱太阳翼及舱体遮挡，小机械臂的存在不太明显。

小机械臂虽然是随问天实验舱一道上天，这是因为问天实验舱舱外空间较大，适合搭载，但小机械臂其实主要是为梦天实验舱的货物气闸舱服务，在这里它可以抓取照料舱外实验载荷，可以看到两块展开的板子，那就是展开式暴露实验平台，上面载荷皆由小机械臂负责安装。

另外小机械臂还可以与大机械臂通过转接件进行级联组合，形成长达15米的组合臂，基于舱体爬行功能，就可以实现中国空间站外表面的全触达。

双臂级联组合

为什么说，机械臂是建设发展空间站的四大关键技术之一，因为没它真不行。