今天淩晨，航天員翟志剛、航天員王亞平安全返回天和核心艙，神舟十三号航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動中，空間站核心艙機械臂再次耀眼亮相，托舉航天員到達指定位置開展出艙操作，順利完成了機械臂級聯裝置的安裝工作，為後續實現“擎天巨臂”的組合打下紮實基礎。機械臂級聯裝置是做什麼用的？裡面有着怎樣的“黑科技”？

對接兩臂，實現“1 1=1”

空間站機械臂是我國航天事業發展的新領域之一，融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業，這也更加凸顯了雙臂組合轉接件的研制難度。

此次出艙活動的“主角”——機械臂級聯裝置由雙臂組合轉接件和懸挂裝置組成，是空間站機械臂實現組合動作的關鍵裝備。其中，雙臂組合轉接件更是被空間站型号研制人員形象地比喻為“宇宙級機械臂轉接頭”。

航天科技集團五院空間站機械臂飛控負責人高升介紹，空間站機械臂由核心艙機械臂（大臂）和“問天”實驗艙機械臂（小臂）組成。

“按照空間站關鍵技術驗證及建造階段的任務規劃，實驗艙機械臂将随‘問天’實驗艙一起發射入軌，并将在太空中與核心艙機械臂完成‘大小臂在軌組合’的亮眼操作，而實現組合的關鍵裝置就是雙臂組合轉接件。由于長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂‘體型’差異較大，因此端口設計也有較大差别。”高升表示。

如何做好兩個機械臂的對接，實現“1 1=1”的效果，完成适應性強、操作難度更大的任務，對研制團隊來說是一個巨大的創新難題。

為此，研制團隊一次次開展方案論證，一輪輪進行設計優化，将小小的“宇宙級機械臂轉接頭”從創意變成了“四兩撥千斤”的科技“神器”——“它不僅有助于完成兩個機械臂的接口互連，更實現了兩者間電氣和信息的互通，在惡劣的太空環境中安全打通兩個機械臂之間的‘任督二脈’。”高升稱。

這個科技“神器”從哪些方面進行了改進？高升表示，雙臂組合轉接件将幫助兩個形态截然不同的機械臂完成轉接，保證組合機械臂具備承載更大載荷進行大範圍轉移的能力，“在原材料選用、制造工藝、适應空間站環境的長壽命設計等方面均作出了巨大的突破和創新。”

完成在軌任務，收“刀”入“鞘”

在機械臂級聯裝置安裝過程中，首先安裝在核心艙艙壁上的懸挂裝置帶有巧妙的抱爪結構，用于捕獲和存放雙臂組合轉接件，并為它提供供電保證。

完成懸挂裝置安裝後，航天員翟志剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置，懸挂裝置在指令的遙控下，通過抱爪結構準确地将轉接件抓住，并将其“擁入懷中”。

那麼，雙臂組合轉接件和懸挂裝置到底是什麼關系呢？航天科技集團五院空間站機械臂懸挂裝置主管設計師高翔宇以“刀劍”和“刀鞘”舉例解釋：“雙臂組合轉接件好比‘刀劍’，懸挂裝置則好比‘刀鞘’。未來，當兩個空間站機械臂開展對接工作時，核心艙機械臂（大臂）将主動探向雙臂組合轉接件，通過末端視覺相機識别靶标，将其從懸挂裝置上精準取出，進而完成與‘問天’實驗艙機械臂的組合，形成更長、更穩定的靈巧型空間機器人。”

屆時，空間站機械臂可達範圍直接拓展為14.5米，活動範圍可直接覆蓋空間站三個艙段，随時實現對空間站艙體表面的巡檢。“機械臂在組合對接狀态下完成在軌任務後，又要重新分為大小機械臂兩個部分，此時雙臂組合轉接件自然是收‘刀’入‘鞘’，由核心艙機械臂主動将雙臂組合轉接件重新放回懸挂裝置中。”

天和機械臂可以承載25噸級的大型航天器，未來它和小臂，即“問天”實驗艙上的機械臂組合在一起後，能力将得到進一步提升。

“未來，在空間站完成三艙組合後，航天員出艙任務大部分将由組合臂的形式完成。”航天科技集團五院空間站機械臂副主任設計師朱超表示，“後續，空間站機械臂将通過雙臂組合轉接件實現兩個機械臂的組裝，進而完成高難度、更加多樣化的任務目标，這不僅是世界首次，更是中國智慧的重要體現！”

總台央廣記者丨張棉棉 張宇 時小丹