20年前空间站安装加拿大2号机械手臂详细高清图文实录

时间: 2024-02-25 05:59:25 |   作者: 新闻中心

  在这张2021年4月5日拍摄的照片中，加拿大2号机械手臂清晰可见，SpaceX的龙飞船也清晰可见。

  20年前的今天，国际空间站（ISS）建设、扩建和维护的一个关键参与者，乘坐“奋进”号航天飞机和她的STS-100机组人员进入轨道。加拿大对空间站项目的贡献——57.7英尺长（17.6米）的加拿大2号，又称为“大臂”——是航天飞机自身遥控操作系统（RMS）的演变。

  自2001年4月抵达加拿大以来，加拿大2号已经帮助建造了集成桁架结构（its），装载了发电太阳能电池板、电池和散热器，并安装了来自美国宇航局及其国际合作伙伴的加压和非加压组件。而在2009年9月至2021年2月期间，“大臂”号从美国作战航段（USOS）捕获、停泊、离泊和释放了不少于44艘无人驾驶货船。说加拿大2号卫星是空间站最重要的元素之一并不过分。

  自从罗纳德·里根总统在1984年1月的国情咨文中最初提出由美国领导的空间站以来，加拿大通过其机器人装配和维护移动服务中心（MSC）一直是坚定的支持者和参与者。该空间站于1988年6月被命名为“自由号”，随后经过几次设计化身，以及痛苦的重新设计过程，最终与俄罗斯合作，并经历了国际空间站的重生。

  20年来，加拿大2号在国际空间站的建设中被证明是不可或缺的。在这里，在2006年12月，它能够正常的看到在与航天飞机的行动’在P-5桁架节段安装期间，远程机械手系统（RMS）臂。

  到1997年年中，比预定的开工时间提前不到一年，加拿大2—官方指定的空间站遥控操作系统（SSRMS）—为国际空间站装配任务6A（第六次专用航天飞机建造飞行）制定了基线月在亚特兰蒂斯号上发射。与RMS不同，大臂有七个自由度，通过两个自由度的存在“手腕” 还有两个“手，” 有能力“尺蠖” 通过与电源和数据抓斗装置（PDGFs）接口沿ISS结构。这使得它的触角远大于航天飞机。

  1997年6月，美国国家航空航天局宣布了一批太空行走者，以迎接这一任务以及其他EVA和机器人的繁重任务。分配到6A的是克里斯·哈德菲尔德，他将成为加拿大’与美国国家航空航天局（NASA）合作的第一个太空行走者’是鲍勃·库比姆。在两次计划的撤离行动中，哈德菲尔德和库比姆的任务是装备新抵达的美国实验室，并安装重达3970磅（1800公斤）的加拿大2号机械手臂。

  克里斯·哈德菲尔德（右）和斯科特·帕拉辛斯基准备在2000年12月进行水下训练。

  哈德菲尔德在他的回忆录《宇航员地球生命指南》中写道：“这是世界上最昂贵、最复杂的建筑工具，要想让它投入到正常的使用中，需要的不是一个EVA，而是两个EVA。”。“我是EV1，太空漫步领队，虽然我这辈子从没出过太空船。”

  将太空行走与同时攀岩、举重、修理小型发动机和表演复杂的双人舞相比较，哈德菲尔德很快就认识到，这两种撤离行动都需要数百人精心编排。他写道：“过度规划是必要的，因为任何EVA都是危险的。”。“你在冒险进入一个完全不利于生活的真空地带。如果你遇到麻烦，你不能把它拖回太空船里。”在接下来的两年里，哈德菲尔德和库比姆致力于开发他们的两个eva，并成为一个紧密联系的团队。

  国STS-100机组人员身着橙色套装，从左至右依次为尤里·隆恰科夫、肯特·罗明格、翁贝托·吉多尼、杰夫·阿什比和约翰·菲利普斯，身着白色EVA套装的斯科特·帕拉辛斯基（左）和克里斯·哈德菲尔德。图片来自：美国宇航局

  与此同时，国际空间站建设工作的延误导致6A和其他几项任务滑向右侧，最终最快直到2000年年中。1999年9月，美国宇航局（NASA）资深太空行走者马克•李（Mark Lee）从STS-98-Curbeam离职后，他被调到了原来的位置，经验比较丰富的航天飞机宇航员斯科特•帕拉辛斯基（Scott Parazynski）也被调到6A号的哈德菲尔德（Hadfield）工作。

  最后，当国际空间站的组装工作在拖延了两年后重新开始时，该任务接收了剩余的机组人员。到这一阶段，6A的目标已扩大到包括意大利建造的多用途后勤舱（MPLM）的第二次飞行，2000年2月，意大利宇航员翁贝托·吉多尼被派往哈德菲尔德和帕拉辛斯基。2000年9月，美国航天局任命宇航员杰夫·阿什比、约翰·菲利普斯和俄罗斯宇航员尤里·隆恰科夫（Yuri Lonchakov）为七名宇航员，由四届航天飞机老将肯特·罗明格（Kent Rominger）指挥。

  STS-100机组补丁，上面印着七名机组人员的名字，在它的底部，还有加拿大2号的有效载荷。

  与美国、俄罗斯、意大利和加拿大的宇航员和宇航员一起，这使得STS-100成为当时乘坐航天飞机的最多样化的国际机组人员。四个分散的国家参加了一次飞行任务，这大大超过了此前三个国家的记录，而这一记录是在几次航天飞机飞行中取得的。1985年6月，STS-51G将美国、法国和沙特阿拉伯的公民计算在内，同时，一些“挑战者”号后的任务也有来自三个国家的代表。

  “它的成员代表的国家比其他任何一个单一的船员都多，”美国宇航局的STS-100新闻资料袋指出。“一旦登上空间站，该项目五分之四的主要合作伙伴将派代表出席，这是有史以来一起登上空间站最多的一次。”

  指挥官肯特·罗明格（右前）和飞行员杰夫·博恩斯比（左前）带领STS-100机组人员走出行动与结账楼，于2001年4月19日驶往发射台。

  到了这一阶段，6A已经转向奋进号航天飞机，根据Hadfield在一次飞行前NASA的采访中称，STS-100的任务指定人“不错，圆号”，最早于2001年4月。罗明格所称的“侵略性飞行”的起飞时间是4月19日下午2时41分准时进行的。

  奋进号很快在佛罗里达州肯尼迪航天中心（KSC）清理了39A号历史性地坪塔，并滚上了她的背，两天后，她将驶向51.6度的轨道，并与国际空间站交会对接。在此期间，罗明格、阿什比和菲利普斯监督了一系列推进器“燃烧”，使其轨道与多国前哨的轨道更加紧密对齐，而哈德菲尔德和帕拉兹恩斯基则努力准备他们庞大的太空服，圭多尼和龙查科夫为货物转运行动做好准备。

  4月21日一早，在被肯尼·洛金斯（Kenny Loggins）的歌曲《危险地带》（Danger Zone）的旋律唤醒之后，船员们把奋进号带到了距离空间站约600英尺（180米）“以下”的一个地点，然后海军高炮毕业生罗明格（Rominger）和阿什比（Ashby）进行了最后的会合。（有趣的是，阿什比1986年毕业于美国海军著名的战斗机武器学校，就在同一年，电影《大炮》和《洛金斯的调子》获得了全世界的赞誉。）

  美国东部时间上午9点59分，罗明格用精确的技巧平稳地停靠在美国命运号实验室前向端的加压匹配适配器（PMA）-2接口上。在接触和抓捕时，这两辆车正飞到南太平洋上空，就在新西兰东南部。

  国际空间站（ISS）在奋进号上显得很重要’2001年4月21日，在执行STS-100任务的两天内，也就是对接前不久。

  舱口将一直关闭，直到哈德菲尔德和帕拉辛斯基’这是自奋进号以来的第一个伊娃的座舱压力已从正常的14.7磅/平方英寸降至10.2磅/平方英寸，以适应“呼吸前” 要求。也就是说，宇航员们在对接后不久就进入了PMA-2，取回了远征2号机组人员留下的手枪夹工具（PGT），这将在EVA期间使用。作为回报，他们为俄罗斯宇航员尤里·乌萨切夫和美国宇航员吉姆·沃斯和苏珊·赫尔姆斯留下了水容器、电脑设备、新鲜食物、IMAX相机胶片和飞行数据文件（FDF）文件。

  随着他们的6.5小时长荣-1定于4月22日凌晨开始，哈德菲尔德和帕拉辛斯基和他们的船员早早醒来，并着手准备工具和设备，穿上他们的电动车。协助“脑室内” （四） 船员菲利普斯，哈德菲尔德在“EV1公司” 西服，腿上有红色条纹以供识别，而帕拉辛斯基穿着纯白西服并带有“EV2型”. 操作穿梭机’在远足期间，他们是阿什比和吉多尼。为了纪念加拿大’在第一次太空行走中，机组人员被已故加拿大民谣音乐家兼歌手兼词曲作者斯坦·罗杰斯的声音惊醒。

  随着加拿大2号飞船的发射，两个机械臂将首次同时在两个不同的有人驾驶的航天器上并行使用。从形象和字面上讲，长期服役的RMS航天飞机将与更新、更大、更强大的国际空间站对手进行独特的“握手”。

  太空行走于美国东部时间4月22日上午7:45开始，两人很快开始工作。阿什比和吉多尼在航天飞机内部工作时，用奋进号的RMS臂将一个太空实验室托盘从有效载荷舱中分离出来，并将其锁在“命运”号实验室顶上的一个摇篮上。这个托盘上有3970磅（1800公斤）的加拿大2号，以及一个超高频（UHF）天线，以实现未来EVAs上以及航天飞机和国际空间站之间的空间对空间通信。

  在最初的两个小时内，哈德菲尔德和帕拉辛斯基成功地将超高频天线连接到了“命运”号上，然后转向他们的下一个主要目标：安装加拿大2号。随着哈德菲尔德在RMS和Parazynski“自由浮动”上的工作，他们释放了四根电缆，为托盘上的飞行支持设备抓钩装置（FSEGF）提供电力、指挥和视频，这将为大臂提供空间站的早期基地。帕拉辛斯基将这些电缆连接到Destiny，这使得Canadarm2可以通过实验室内的机器人工作站（RWS）进行控制。

  随着UHF天线的安装在他们身后，太空行走者们从大臂的部件上取下绝缘毯，释放了32个小的“千斤顶螺栓”，然后是8个大的“超级螺栓”。这使他们能够展开臂的主臂，几分钟后他们就就位开始展开第二个臂。

  哈德菲尔德站在航天飞机遥控机械手系统（RMS）臂的末端，准备为卡纳达尔2提供现役服务。

  接下来，他们使夹工具（PGT）来固定可扩张直径的紧固件，使两个吊杆保持刚性。哈德菲尔德和帕拉辛斯基包好了他们的长荣，清理了他们的工作地点，并在美国东部时间下午2:55返回奋进号内部，经过了长达7小时10分钟的太空行走。大约在同一时间，在命运号内部，沃斯和赫尔姆斯成功地指挥了加拿大2号的第一次行动。

  哈德菲尔德说：“这真的为我们所有人在国际上可以做的事情打开了大门，开始探索太空作为一个星球。”加拿大宇航员史蒂夫·麦克莱恩（Steve MacLean）向他致以祝贺，国歌《加拿大啊》（O，Canada）是为哈德菲尔德演奏的。

  2001年7月，在STS-104期间，探索者号的气闸显示了它宽的设备锁和窄的机组锁，由加那达2操纵就位。这是大臂的第一个主要建设任务。

  但工作还没结束。在空间站内部，赫尔姆斯命令加拿大2号开始从太空实验室托盘上“步行”3小时，登上“命运号”。从本质上说，这只大手臂“切换到了末端”，实验室的PDGF成为了它的新基地。哈德菲尔德和帕拉辛斯基的第二次伊娃持续了7小时40分钟。

  两人打开了命运实验室外部的一个面板，使帕拉辛斯基能够连接电源、数据和视频电缆，并为PDGF电路建立连接。尽管备用电源电路早期发生故障，但太空行走者号和远征2号机组成员苏珊·赫尔姆斯（Susan Helms）仍能够连接到另一个连接器，并完成通往大臂的冗余电源路径。

  在2015年初的一次润滑任务中，加拿大2号航天飞机的一个闭锁末端执行器（LEEs）出现在太空行走者特里·维茨面前。图片来自：美国宇航局

  27日晚，赫尔姆斯在“命运”号上操纵太空实验室托盘，返回航天飞机返回地球时，执行了加拿大2号的首次重大硬件搬迁任务。在奋进号RMS的控制下，接收托盘的是克里斯·哈德菲尔德。这一事件标志着有史以来首次在太空进行机器人间的转移，也是STS-100的最后一项主要任务。

  美国东部时间4月29日下午1点34分，“奋进”号顺利脱离空间站，开始返回地球的旅程。佛罗里达州肯尼迪航天中心（KSC）航天飞机着陆设施（SLF）的云层、阵雨和狂风最终迫使他们决定将航天飞机带回加州爱德华兹空军基地，罗明格和阿什比在太平洋时间上午9:11（美国东部时间下午12:11）在理想天气条件下引导他们的飞船安全着陆。STS-100在太空中飞行了490万英里（790万公里），在不到12天的时间里完成了186次轨道飞行。

  远征53号太空行走者兰迪·布雷斯尼克（带红色条纹）和马克·范德黑在2017年10月取代了加拿大2号的李-A“末端”。

  任务结束了，但对加拿大2号来说，这仅仅是一个令人印象非常深刻的太空生涯的开始，这个生涯一直延续到今天。赫尔姆斯和哈德菲尔德在太空实验室托盘上的机器人“下手”在很大程度上是对未来几年随着国际空间站慢慢的变大，“大臂”将要完成的工作的一次彩排。两个月后，也就是2001年7月，加拿大2号在Unity节点的右舷接口上安装了Quest气闸。

  在接下来的十年里，空间站的成就包括完成了空间站庞大的整体桁架结构（Its）——装载了发电太阳能电池板、散热器和电池，并激活了NASA及其国际合作伙伴提供的加压和非加压组件。其移动基地系统（MBS）和移动运输机（MT）于2002年加入空间站，其“Dextre”专用灵巧机械手（SPDM）“hand”于2008年安装，为加拿大2号提供了广泛的能力范围。

  2021年2月，诺斯罗普格鲁曼公司（Northrop Grumman）的NG-15天鹅座（NG-15 Cygnus）被机器人捕获并停泊，自2009年9月以来，这是它第44次“宇宙捕获”无人驾驶的探访飞行器，20年来，它继续提供令人印象非常深刻的服务。它在今年春天早一点的时候的一系列重要的美国太空行走中也发挥了关键作用，并于上周被用于在月底返回地球之前检查“龙”的复原能力。老化的大臂在2015年2月接受了润滑工作，在2017年10月至2018年2月的一系列五次太空行走中，退化的闭锁末端执行器（LEE）被移除、更换和润滑。

  随着它进入服役的第三个十年，加上它自己的继任者，预计将成为绕月通道的一个中心特征的加拿大3号，加拿大2号的未来依然光明。下个月，它将启航并释放NG-15天鹅，8月份它将进行第45次宇宙捕获，届时它将与马上就要来临的NG-16天鹅搏斗。这只手臂也将在今年夏天美国四次太空行走中扮演关键角色。返回搜狐，查看更加多