空間站出艙維修難在哪兒？一文了解
中國(guó)空間站將在軌運(yùn)營(yíng)10年以上，是我國(guó)迄今為止建造的壽命最長(zhǎng)的載人航天器。為了保障空間站的各組成部分的長(zhǎng)壽命和高可靠性，維修是其長(zhǎng)期在軌運(yùn)營(yíng)必不可少的手段。出艙維修難點(diǎn)在哪里？一同了解↓
△中國(guó)航天員開(kāi)展首次艙外試驗(yàn)性維修作業(yè)
由于空間站在軌飛行時(shí)，人員、設(shè)備、工具受微重力和真空環(huán)境的影響，與地面和航空設(shè)備維修存在很大不同，在軌出艙維修具有以下難點(diǎn)：
01
維修操作能力
出艙活動(dòng)時(shí)航天員必須穿著艙外航天服，艙外航天服作為航天員出艙生命保障，可防止宇宙輻射、微流星空間碎片、高真空和高低溫對(duì)人體的傷害。全套裝備質(zhì)量和艙外航天服存在內(nèi)外壓差給航天員的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)相當(dāng)大的困難，航天員移動(dòng)和操作需要克服壓差阻力，各關(guān)節(jié)活動(dòng)能力降低，可達(dá)范圍變小。
02
安裝限位裝置
微重力環(huán)境下出艙維修必須在艙體表面安裝機(jī)械腳限位裝置來(lái)固定航天員，才能使航天員騰出雙手進(jìn)行維修操作，在航天員發(fā)力操作時(shí)，仍需騰出一只手來(lái)固定身體姿態(tài)。
03
設(shè)備搬運(yùn)和傳遞
航天員進(jìn)行傳遞和安裝維修備件時(shí)，需要使用便攜安全帶或設(shè)備本體扶手進(jìn)行傳遞和搬運(yùn)，工具或備件體積越大傳遞速度越慢。
04
維修可視域
微重力環(huán)境下，航天員身體體液上升，眼壓變化，其視錐體中心線會(huì)下降約14.7°。同時(shí)受航天服頭盔限制，可視范圍進(jìn)一步縮小。
05
維修時(shí)間約束
艙外航天服提供的氧氣、水、氣壓、電等資源有限，因此單次出艙維修須滿足時(shí)間約束。由于部分設(shè)備在維修時(shí)會(huì)使業(yè)務(wù)功能降級(jí)或中斷，關(guān)鍵業(yè)務(wù)功能長(zhǎng)時(shí)間的降級(jí)或中斷可能會(huì)影響航天器業(yè)務(wù)連續(xù)性和平臺(tái)安全。
06
設(shè)備飄浮問(wèn)題
微重力環(huán)境下，設(shè)備、螺釘和電纜在斷開(kāi)固定或連接后易飄浮，會(huì)對(duì)航天員的視線、操作，甚至安全產(chǎn)生影響。
△中國(guó)航天員開(kāi)展首次出艙維修任務(wù)
空間站在軌飛行時(shí)，人員、設(shè)備、工具受微重力環(huán)境影響，其運(yùn)動(dòng)特性與在地面以及航空飛行器飛行期間存在很大不同，維修性設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)在軌維修的重要前提。
△中國(guó)航天員開(kāi)展首次出艙維修任務(wù)
當(dāng)艙外維修時(shí)，由于航天員需要穿著艙外航天服移動(dòng)和操作，其運(yùn)動(dòng)能力、視野及操作負(fù)荷相對(duì)艙內(nèi)維修均受到影響，因此對(duì)艙外設(shè)備的維修性設(shè)計(jì)有著更高的要求，目前我國(guó)已針對(duì)載人航天出艙維修開(kāi)展了維修性設(shè)計(jì)工作。
良好的維修性設(shè)計(jì)成為保證航天員在軌出艙維修能否成功的關(guān)鍵。艙外在軌可更換設(shè)備進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)出艙維修的難點(diǎn)開(kāi)展工作，最大程度降低航天員維修操作難度，提升便利性、安全性，降低在軌操作負(fù)荷。通用要求如下：
01機(jī)械設(shè)計(jì)
安全防飄浮、可視易操作。
02電氣設(shè)計(jì)
易插拔、不出錯(cuò)、好觀察、安全易檢測(cè)。
03總裝布局
操作有輔助、方便易到達(dá)。
04維修時(shí)間
需保證航天員安全、航天器平臺(tái)安全、設(shè)備安全。
首次艙外試驗(yàn)性維修作業(yè)
2023年12月21日，經(jīng)過(guò)約7.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十七號(hào)航天員湯洪波、唐勝杰、江新林密切協(xié)同，在空間站機(jī)械臂和地面科研人員的配合支持下，開(kāi)展了天和核心艙太陽(yáng)翼修復(fù)試驗(yàn)等既定任務(wù)，圓滿完成首次空間站艙外試驗(yàn)性維修作業(yè)。
首次出艙維修任務(wù)
2024年3月2日，經(jīng)過(guò)約8小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十七號(hào)航天員湯洪波、唐勝杰、江新林密切協(xié)同，在空間站機(jī)械臂和地面科研人員的配合支持下，完成全部既定任務(wù)，我國(guó)首次艙外維修任務(wù)取得圓滿成功。
(來(lái)源：中國(guó)載人航天)
