TUhjnbcbe - 2025/6/30 17:18:00
在中国空间站时代首次航天员出舱任务中，核心舱机械臂起到巨大助力作用。那这一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的配套电机是如何研制出来的呢？环球时报-环球网记者从电科集团21所了解到，该研制单位从年开始为航天配套研制载人三期天和舱空间机械臂空间驱动组件、高精度位置传感器等机械臂核心部件以及空间站任务其他相关配套电机，研制过程贯穿了整个载人航天三期任务，历时10年，研制过程经历模样、初样、初样鉴定件、正样四个阶段，完成了正样11个品种共上百台产品交付。资料图助力太空“大力神臂”精准抓取据环球时报-环球网记者了解，电科21所依据任务要求为机械臂配套了七关节运动驱动组件、高精度位置传感器以及3个末端执行器共4款高精度无刷伺服驱动组件及1款高精度位置传感器。关节驱动组件及高精度位置传感器作用类似于人体骨骼、肌肉与神经系统，通过指令可操作机械臂运动与精确定位，是实现机械臂运动、精确定位的执行机构。据介绍，关节驱动组件及高精度位置传感器作为机械臂的核心部件，需具备小体积、大转矩输出，待机械臂运行到指定位置后，可实现定位锁定功能，从而使机械臂固定在相应位置，以及到位锁定后由末端执行驱动组件实现目标捕获及抓取的功能。电科集团21所研发人员突破了空间机械臂核心部件小型化设计技术、空间电磁制动器无粉尘结构设计技术、长寿命空间运动部件润滑技术等关键技术难题。该核心部件也因此于年获得了国防科学技术进步二等奖。为航天员舱内日常生活提供有效保障天和号核心舱由生活控制舱、资源舱、节点舱三个部分构成，在太空为航天员和科学家提供居住和科研环境，支持人员长期驻留。21所研制的多款电机及组件产品应用于天和舱环控生保分系统、推进分系统气瓶主动端机构等环节，能有效解决航天员生活用水、舱内生存气体循环流通等问题。环境控制与生命保障系统是空间站天和舱十分重要又相当复杂的系统，直接关系到航天员身体健康和生命安全，也关系到此次航天任务能否圆满完成。电科21所新研的某款步进电动机主要用于天和舱环控生保分系统泵组件机构，是确保环控生保分系统中整个水处理循环系统正常运行的重要件，对宇航员生活用水起着至关重要的作用。由于该电机安装在宇航员生活居住的环境，在保证水处理循环系统正常工作的同时，还要保持噪声较低且均匀，不能对宇航员的日常生活造成影响，因此对电机的噪声控制要求较高。电机在随机构进行寿命试验过程中于试验末期出现噪音异常现象。尽管电机噪声指标未超标，但为使噪声控制进一步优化，达到降噪目的，所里立即开展问题分析工作。为了不影响后续研制计划执行，问题必须在一个月内得到有效解决。时间紧，任务重，怎么办？在闷热的夏天，技术团队迅速展开行动，通过与某声学研究所进行沟通合作，对噪音进行声学溯源，通过技术调研、仿真分析与实验验证，并在几个关键时间节点上加班加点，硬是在1个月内抢出时间，啃下了这块“硬骨头”。由于航天器的环境控制与生命保障系统具有使用周期较短的缺陷，目前技术手段只能做到半再生系统，因而该系统又称为部分再生式或物理化学再生式系统。这种环控生保系统能将乘员产生的二氧化碳和废水全部或部分回收处理，生成氧气和纯净水，提供给乘员循环使用。据专家介绍，电科21所新研制的某款齿轮减速混合式步进电动机则用于天和舱和问天舱环控生保分系统的CO2去除子系统和微量有害气体去除子系统，通过控制截止阀，为航天员提供类似于地球的大气环境。为科学实验任务的正常实施提供便利某款行星齿轮减速混合式步进电动机用于天和舱和问天舱电动阀门组件的驱动部件。电动阀门机构隶属于科学实验载荷分系统，用来控制试验载荷热交换的液体冷却介质的流量。在实验过程中，该装置作用类似于空调的管路阀门，液体通过流动把热量带走，使得试验系统冷却下来，进而使科学实验得以继续进行。该产品具有体积小、重量轻、带屏蔽功能、环境适应性能力强等特点。为了在工作时不影响其他电子器件的正常运行，本产品引出线采用了两根粗又硬的带屏蔽功能黑白电缆，并且屏蔽层需要固定在紧凑的微小壳体上，以实现接地功能，这也是本项目的一大难点。某两款新研混合式步进电动机用于空间站天和舱机械臂相机云台驱动机构，为空间站在茫茫太空中的保持“耳明眼亮”提供驱动力。某款混合式步进电动机-丝杠组件用于货运飞船系列浮动对接机构，通过控制货运飞船推进剂补加管路的连通与断开，便于货运飞船在空中实现“加油”。承接项目时由于交货周期极其紧张，在研制过程中，技术团队紧跟生产线，将问题解决在“摇篮”之中。机床无法加工到位的圆角，技术人员与工人共同上阵反复手工打磨，直到满足要求。眼看交付时间快到了，电机完成加工后的装配、试验、安装旋变、压接接插件以及验收检验等工作，都是由项目组以小时为单位紧锣密鼓进行的。每天天刚亮，技术人员就开始赶往外协厂家进行接插件压接工作，工作间隙吃点干粮就赶回单位进行验收工作，说起这些“火急火燎”的加班场景，项目组成员如今依旧历历在目。正是一场场这样的不知疲倦“接力赛”中，顺利完成了产品交付，为我国载人航天三期向空间站建设迈进贡献了自己的力量。环球时报-环球网报道记者刘扬樊巍通讯员马杭杭