转自:黑龙江新闻网

　　 　　2022年9月2日，当神舟十四号航天员顺利完成***出舱任务，关闭舱门安全“回家”时，舱外维修工具的设计者们终于松了口气。这支来自集团五院总装与环境工程科的队伍参与了航天员出舱活动的技术保障，帮助航天员出舱维护的工具就是他们研制的。 　　在3年多的时间里，这支队伍为中国空间站核心舱和实验舱自主研制了36类、238件舱外维修工具，累计上行总质量509公斤。他们从零开始，实现了中国在轨舱外维修工具从无到有的突破。此后，他们结合宇航员的经验反馈，迭代设计包括舱外动力工具在内的“机械伙伴”，使其更加可靠、易用和多功能。 　　舱外电动工具远非普通手钻。 　　2021年7月4日，神舟十二号航天员进行***出舱活动。随着宇航员拧紧***后一颗安装螺钉，全景相机升降支架的安装就完成了——这是空间站舱外电动工具的***亮相。这一次，作为空间站维修任务的“骨干队员”，舱外电动工具再次不负使命，配合航天员完成了舱外设备的拆装。 　　由于发射时火箭对飞船的包线限制，相机升降支架等舱外结构无法直接展开到位，需要航天员出舱进行调整维护。舱外维修工具就像航天员的“机械伙伴”，直接影响出舱任务能否顺利进行。 　　相比空间站本身带来的科幻感和视觉冲击，舱外维修工具在舱外工作的现场画面中更贴近生活。“舱外电动工具，太空版的‘电动螺丝刀’，和我们生活中随处可见的手电钻有什么区别？”有人会问。对此，航天科技集团五院总装与环境工程部空间站舱外维修工具负责人付浩非常理解:“其实***次接到任务，因为可参考的经验太少，脑子里也闪过这样的念头。” 　　只有当他们开始设计时，他们才发现这项任务有多困难。据付浩介绍，在失重状态下，航天员出舱只能靠扶手和挡脚板调整姿势，工具和人的受力远没有在地面使用手电钻大:由于航天员穿着厚重的舱外服，只能单手操作工具，设计人员需要反复研究每一个抓、压、拧操作，以保证任务顺利进行；出舱任务是在舱外复杂的真空和高低温交替的环境中进行的。舱外电动工具集成了电路、电机、电源、热控、机构等部件，必须保证所有部件在恶劣环境条件下正常稳定工作。在整个任务过程中，需要确保所有部件都不会“逃逸” 成为“太空垃圾”，避免为空间站长期在轨稳定运行埋下安全隐患...鉴于上述约束条件，舱外工具的设计人员必须充分审查航天员在轨模拟姿态变化的每一个场景，准确定位舱外动力工具在轨应用的20多种温度变化条件，才能有效开展设计工作。 　　假设执行出舱任务的是你自己。 　　如何设计一套好的舱外维修工具？舱外工具设计人员心里都有一个共同的答案:假设自己就是执行出舱任务的人。 　　“抱着这种态度工作，追求产品的***，是很自然的。”付浩告诉记者，对于每个工具，大家***少会进行三轮演练:***轮，从航天员操作角度出发，在脑海中从头到尾推演执行任务的全过程，结合舱外工作场景不断完善设计方案；第二轮，在设计图纸的基础上，通过计算机建立仿真模型，验证设计功能；第三轮，在工效学测评上与航天员面对面交流，力求所有细节尽善尽美。 　　实验舱在轨组装完成后，航天员将从实验舱气闸室出舱。根据新的布局，设计师对存放工具的工具箱进行了适应性的改变。然而，当宇航员模拟失重状态时，他们发现宇航员需要完全探出气闸舱，才能拆除或安装便携式脚限制器和舱外控制台。 　　“工具取放是航天员出舱任务的***步。我们不能让他在这里没有安全感。”面对紧张的研制进度，设计人员与总体单位密切配合，仔细询问航天员感受，多次升级方案并结合仿真技术，***终确保航天员能够在半出舱状态下完成接放，有效提高了操作的便捷性和安全性。此外，设计人员还改变了舱外操作控制台的材料，通过降低质心来有效降低转动惯量；优化安装端的形状，使航天员可以更顺利地将舱外控制台插入工具箱的安装座...只围绕取放工具这个小环节，设计师们讨论修改了几十遍，只因为可以更好。 　　收到《军令状》后，我再也没有玩过《撤退》 　　虽然舱外维修工具研制团队成员的平均年龄只有32岁，但自从接到这个“军令状”后，没有一个人“打退堂鼓”。 　　开发周期极其紧迫，开发经验几乎为零——如此艰巨的任务迫使年轻成员迅速成长为设计、测试、加工的“多面手”。任务之初，很难根据文献中不太详细的记录设计出高质量的方案，研制工作一度陷入瓶颈。然而，凭借灵活的头脑和许多绝妙的想法，他们另辟蹊径，将注意力从维护工具本身转向了空间站的***终组装工作。既然技术工人可以在地面建造空间站，那么他们是否也对“在轨建造”有了更深刻的理解？因此，他们深入到生产一线与技术工人交流，完善了他们在产品设计和工程应用方面的知识体系，在仔细分析每一个工况后，收获颇丰， ***模拟每一个运动轨迹，深入探讨每一种失效模式。 　　团队就这样克服了工具功能、环境适应性等诸多技术难点，编制了626份初始/原始样本文档和2565张图纸。每一件工具不仅经历了高低温试验、力学试验等严苛的考验，还被送到航天员手中进行全仿真验证。运行使用效果得到了总体单位和航天员系统的高度认可。 　　为了适应舱门的调整，团队成员设计的几个全新的“机械同伴”已经在烛台实验舱中奔赴太空，并将随着后续的出舱任务一一亮相。“对于后续空间站在轨运行可能出现的新需求，我们有信心承担相应的工具研制任务，为空间站的建造、维护和在轨科研做出贡献！”傅浩坚定地说。 　　(本报北京9月2日电记者张磊本报通讯员***泽洋杨佳欣吴婷婷)

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