人从未比在太空行走时显得更为渺小，或更为伟大
语宙
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臂力
太空垃圾撞上国际空间站了。5月12日国际空间站的例行检查发现，一块太空垃圾在其机械臂上撞出一个肉眼可见的洞，损坏了臂杆和隔热层。还好，加拿大航天局称这是一次“幸运的撞击”，机械臂的功能不受影响。
▲肉眼可见的洞（来源：Space.com）
国际空间站所在的300-400公里近地轨道，是空间碎片撞击隐患甚重的区域。外媒报道说，NASA持续追踪23000多块碎片，它们源自废弃卫星、火箭部件、微流星和其他物体。
▲尺寸夸大后的近地轨道空间目标概念图
其中大多数为空间碎片（来源：ESA）
国际空间站上有100多种基于惠普尔防护罩（Whipple shield）设计的防护装置。那是美国天文学家Fred Lawrence Whipple上个世纪40年代发明的航天器超高速撞击防护结构。但即便有预警措施、规避策略和各种防护设备，碰撞损伤仍然难以完全避免。
▲国际空间站太阳能帆板在2013年
被空间碎片撞出的洞（来源：pinterest）
针对中国空间站的防护措施，北京航天飞行控制中心副主任孙军接受央视采访时说：“我们会进行碰撞预警并采取措施来进行规避。天和核心舱在外面有防护型的装备，能够有效抵御微小空间碎片的影响，针对大的碎片会进行主动规避、预警。如果被小的碎片撞击出现破损，还可以采用在轨维修的方式，来更换受损设备。”
不过今天宙姐更想聊聊空间站上的机械臂。此次国际空间站撞击事件中受损的是加拿大臂二号（Canadarm2），又称“大臂”，正式名称为空间站遥控机械臂系统（Space Station Remote Manipulator System /SSRMS）。它与又称“加拿大手”的专用灵巧机械手（SPDM / Dextre）和移动基座系统（Mobile Remote Servicer Base System /MBS）一起，构成了移动服务系统（Mobile Servicing System / MSS），承担着维修国际空间站、移动物资设备和宇航员、捕获对接来访飞船等工作。
▲极光背景之上的加拿大臂（来源：NASA）
之所以称为“二号“，是因为它比用于航天飞机的第一代空间机械臂更大、更先进。它有7个关节，甚至比人的手臂还灵活。与此前固定在航天飞机有效载荷舱外的第一代机械臂不同，加拿大臂二号的工作位置是可移动的：它的每一端都可以用作锚点，另一端则执行各类任务；每一端都有一只“手”、也就是末端执行器，能够抓住空间站上的固定点。固定点（Power and Data Grapple Fixture / PDGF）不仅有固定作用，还为机械臂工作提供电源和数据、视频连接。通过在固定点之间翻转挪移，这套先进的大臂能够以端对端的蠕虫式行走方式“爬”遍国际空间站外壁。
航天飞机上的第一代和国际空间站上的第二代机械臂都是加拿大制造的，这是加拿大航天工业最引以为傲的成就之一。第三代已经开始研制了，将用于美国领导的月球空间站Gateway项目。比较三代空间机械臂，它们的各自特点如下。
▲三代加拿大空间机械臂比较
（来源：加拿大航天局）
咱们中国空间站的机械臂跟国际空间站的相比咋样？毫不逊色。
中国空间站一大一小两套机械臂分别位于核心舱和实验舱1，简称“大臂”的大型机械臂已于4月29日随“天和”核心舱发射上天。根据中国空间技术研究院消息，“该机械臂全长10米并可扩展到15米，产品设计寿命15年、负载能力25吨、末端定位精度45毫米，可实现大范围、大负载操作以及局部精细化操作，负载自重比和操控精度等指标均已达到世界领先水平，而且全部核心部件实现国产化。”
有网友开玩笑说，可以动手剪了！
▲胡扯的美剧中，中国空间站伸出机械臂
剪断美国航天器帆板（来源：《太空部队》）
现实中的上个月5日，天和核心舱飞越美国纽约，摄影师Philip Smith通过望远镜记录下了这一幕。照片中可见，彼时，初始安装在核心舱小柱段的机械臂已经“爬行”到了大柱段。
▲5月5日过境纽约的天和核心舱
（来源：spaceweatherarchive）
空间技术研究院5月18日发布消息——
近期，根据在轨关键技术验证安排，空间站机械臂在轨顺利完成了解锁展开及“爬行”测试任务。在飞控人员的密切监视和操控下，机械臂精准地实现了所有控制模式和预定动作，自基座位置缓缓展开，依次在天和核心舱上各目标适配器之间完成“爬行”切换，最后运动至常态构型存储。整个测试任务期间，机械臂运动平稳、到位精准，爬行及状态切换正常，第一阶段在轨测试工作取得了圆满成功。
中文是模糊的语言，也是一种留有无穷想象力的文字。这一段话背后的太空图景必是惊艳！能够在舱体表面爬行转移，大臂就有条件承担起舱段转位、设备移动、航天员移动等空间站建设阶段工作，以及舱外状态监视检查、辅助航天员出舱等空间站应用阶段的常态化工作了。等到实验舱小型机械臂上天，二者组合，将进一步实现空间站外表面的全触达。
▲中国空间站机械臂舱体表面“爬行”模拟
（来源：中国空间技术研究院）
自1981 年哥伦比亚号航天飞机首次在轨应用机械臂以来，空间机械臂成为航天器的重要组成部分，为美国航天飞机载荷操作、哈勃太空望远镜维修、国际空间站建设与维护等任务做出了贡献。
▲机械臂捕获CRS-10货运龙飞船
对接国际空间站（来源：imgur）
属于中国的新篇章刚刚展开。套用主席那句著名的话——机械臂能在太空正常工作了，中国空间站建设与应用的新局面就开始了。
文章参考：
1. Elizabeth Howell，Space station robotic arm hit by orbital debris in 'lucky strike'，
https://www.space.com/space-station-robot-arm-orbital-debris-strike
2.About Canadarm2，
https://www.asc-csa.gc.ca/eng/iss/canadarm2/about.asp
3.Canadarm, Canadarm2, and Canadarm3 – A comparative table，
https://www.asc-csa.gc.ca/eng/iss/canadarm2/canadarm-canadarm2-canadarm3-comparative-table.asp
4.Mobile Servicing System，
https://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_Servicing_System
5. Tony Phillips，China’s New Space Station is Visible from Earth，
https://spaceweatherarchive.com/2021/05/07/chinas-new-space-station-is-visible-from-earth/
6. 中国空间技术研究院，天和核心舱完成在轨测试验证，这项“黑科技”你一定得知道！
7. 中国空间技术研究院，《印象空间站》第二集 | 太空炫舞中国臂，
8. 空间碎片、太空垃圾，计划在轨运行超十年的中国空间站如何应对，
https://www.sohu.com/a/469410227_260616
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