中国空间站的三个“帮手”

中国空间站，即天宫空间站，由核心舱、实验舱梦天、实验舱问天、载人飞船（即已经命名的“神舟”号飞船）和货运飞船（天舟一号飞船）五个模块组成，除此以外，中国空间站还有三个“帮手”。

一、核心舱的机械臂

空间站核心舱机械臂展开长度为10.2米，最多能承载25吨的重量，是空间站任务中的“大力士”。其肩部设置了3个关节、肘部设置了1个关节、腕部设置了3个关节，每个关节对应1个自由度，具有7个自由度的活动能力。

通过各个关节的旋转，空间站核心舱机械臂能够实现自身前后左右任意角度与位置的抓取和操作，为航天员顺利开展出舱任务提供强有力的保证。

除支持航天员出舱活动外，空间站核心舱机械臂还承担舱段转位、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等在轨任务，是目前同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统。

为扩大任务触及范围，空间站核心舱机械臂还具备“爬行”功能。由于核心舱机械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的关节配置方案，肩部和腕部关节配置相同，意味着机械臂两端活动功能是一样的。机械臂通过末端执行器与目标适配器对接与分离，同时配合各关节的联合运动，从而实现在舱体上的爬行转移。

二、柔性太阳翼 

天和核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳电池翼，双翼展开面积可达134平方米，这是我国首次采用柔性太阳翼作为航天器的能量来源。柔性太阳翼集合了大面积轻量化、重复展收高可靠、低轨10年在轨长寿命、刚柔并济高承载等四大全新技术。

与传统刚性、半刚性的太阳电池翼相比，柔性翼体积小、展开面积大、功率重量比高，单翼即可为空间站提供9kW的电能，在满足舱内所有设备正常运转的同时，也完全可以保证航天员在空间站中的日常生活。

比起传统的刚性、半刚性太阳翼，柔性翼全部收拢后只有一本书的厚度，仅为刚性太阳翼的1/15。基板采用超薄型轻质复合材料，对用来防护空间环境的胶层的涂覆厚度也进行了严格控制。

柔性翼能否成功展开直接关系到空间站任务的成败。核心舱太阳翼采用了6台有源机构三维五步展开，就好像做一套“太空广播操”。

首先，15发火工品“热身运动”起爆，解除太阳翼与小柱段舱壁的固定；紧接着抬升机构“俯仰运动”将太阳翼从舱壁上立起；随后，展开锁定机构“扩胸运动”将两个太阳电池阵向两侧展开，约束释放机构“转体运动”解除收藏箱的约束；最后，伸展机构“伸展运动”带动太阳电池翼完全展开。每个规定动作都经过大量的地面验证试验，确保姿势标准、娴熟流畅。展开过程持续40分钟，数节伸展机构依次向外推出，带动太阳翼向外展开，又像是一架被缓缓拉开的手风琴，因此被形象地称为“手风琴”展开方式。

核心舱太阳电池翼的另一个特殊功能，是其在轨可进行整翼拆卸、转移。考虑到后续空间站组建完成后，对核心舱太阳电池翼造成的遮挡，从而影响发电，这两个太阳电池翼可由航天员与机械臂配合，实现舱外拆卸、转移，安装于后续发射的实验舱尾部桁架上，并在轨重新组建供电通道，这又被称为“在轨能源拓展功能”。

三、巡天望远镜

即将发射的巡天空间望远镜采取的设计思路是建造可以观察更广阔天区的望远镜，以更高的效率，更系统地去研究宇宙。在它搭载的第一代仪器中，占据最主要观测时间的是巡天模块。这是一个视野极为宽阔的相机，视场达到1.1x1.2平方度。在成像质量和哈勃望远镜相当的情况下，巡天空间望远镜的视场达到了哈勃望远镜的300倍。为了能够接收广阔视场的信息，巡天空间望远镜在巡天相机上安置了30块探测器，总像素达到25亿。其中18块探测器上设置有不同的滤光片，这使得它可以获得宇宙天体在不同波段的图像，带给我们彩色的宇宙样貌；另外12块探测器则用于无缝光谱观测，每次曝光可以获得至少1000个天体的光谱信息。

巡天空间望远镜在巡天模式下的观测每次曝光约为150秒，对于巡天中的每个观测天区会进行两次曝光。天文上一般以星等表示天体的明暗，星等越大表示天体越暗，每相差5个星等，天体之间的亮度相差100倍。天上的织女星大约是0星等左右，人眼能够看到最暗的恒星是6星等。巡天空间望远镜在总共短短300秒的曝光时间，就可以获得低至26星等左右（不同波段具体数值有差别）的天体图像，这要比人眼能够看到的最暗的恒星还要暗上1亿倍。在这样的观测深度上，研究者可以在每个平方角分看到30个左右的星系。在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖17500平方度的天区，是整个天空面积的40%，积累近20亿星系的高质量数据。

除了巡天模块以外，巡天空间望远镜还将配备一系列的精测模块，包括太赫兹模块，多通道成像仪，积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。这些仪器将依托各自特点开展系外行星探测、星系核心区域空间可分辨光谱观测，近邻星系中性碳研究，宇宙超级深场观测等众多特色科学观测。

整理自：

田定宇. 中国空间站开启有人长期驻留时代.[EB/OL]. http://www.news.cn/mrdx/2021-10/17/c_1310250947.htm 

新华社. 灵活的空间站“大力士” 核心舱机械臂为出舱活动提供有力支撑.[EB/OL].https://m.gmw.cn/baijia/2021-07/05/1302388037.html 

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揭秘我国空间站工程首个航天器天和核心舱的“太空电站”

http://mrdx.cn/content/20210430/Page05DK.htm （ 2021-04-30 ） 稿件来源：新华每日电讯 新华聚焦·中国空间站

https://m.gmw.cn/baijia/2021-05/13/34839852.html