天宫空间站机械臂抓卫星 , 可以吗?
2021年4月29日 , 天宫空间站的天和核心舱发射并成功入轨 , 轨道高度为389.2千米 , 6月17日 , 神舟十二号发射成功 , 第一批航天员入驻核心舱 , 为期三个月 , 10月16日凌晨 , 神舟十三号发射成功 , 第二批航天员入驻 , 为期6个月 。
天和号核心舱全长16.6米 , 大柱段直径4.2米 , 小柱段约2.8米 , 总重约22.5吨 , 这个尺寸比国际空间站的任何一个舱段都要大 , 当然我们最关心的是其核心舱后方的机械臂 , 因为它可以拿来抓取“东方红一号” 。
天和核心舱配置的机械臂是目前中国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 。 其展开长度为10.2米 , 最多能承载25吨的重量 。 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 , 具有七自由度的活动能力
当然它还有一项绝技是可以沿着空间站舱壁爬行 , 从一头“走”到另一头 , 这个神技简直绝了 , 一个机械臂即可满足整个空间站的需求 , 所以用它来抓“东方红一号” , 绝对是一点问题都没有!
只是需要开发一个抓取卫星的装置即可 , 当然以航天员站在上面 , 将卫星系留也能达到同样的目的 。
轨道差距那么大 , 如何达成目的?抓进来放在哪里?
核心舱有一套离子推进轨道维持装置 , 用它来变轨理论上也不是不可以 , 主要是因为离子电推非常节省燃料 , 它的比冲达到了化学燃料的数倍甚至数十倍 。
假如抓到了东方红一号 , 那么如何将其放回空间站呢?东方红一号卫星的直径为1米左右 , 当然不包含天线 , 种花家查了国际空间站上的对接口 , 主要以800毫米直径为主 , 也就是说直径大约在0.8米左右 。
不过在俄罗斯舱段有一个混合对接系统的直径可达1000毫米 , 也就是1米 , 这个标准是APAS-95 , 据WIKI页面介绍 , 内部的最大直径可以增加至1.3米 , 但需要修改设计 , 我国的神舟飞船对接系统使用了类似于APAS-89/95的系统 , 估计尺寸可能差不多 。
笔者查不到空间站的对接口规格 , 但从了解到的信息来看 , 应该尺寸也类似 。 让天宫空间站变轨抓取东方红一号卫星 , 理论上可行 , 但抓到之后拖不进空间站 , 不如挂在空间站外面?当然抓到后的目的是带回地球 , 飞船对接口是同样的规格 , 放不进去 , 这倒成了一个大难题 。
只能未来加大接口直径 , 或者开发空天飞机了 , 不过尽管理论上是可行的 , 同时也将消耗大量燃料与时间!但有个问题必须要提醒下 , 首先空间站轨道和东方红一号轨道倾角相差比较大 , 另一个是变轨后空间站将会经过范艾伦辐射带 , 这会让航天员遭受的辐射大增 , 也会影响空间站电子设备出错的概率 , 所以这一趟任务着实有些不太好办 。
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