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东方红一号仍在轨道运行,能否用机械臂带它回家?还差一关键设备

发布日期: 2023-05-11 16:42 浏览:31
核心摘要:“宇宙那么大,我想去看看”这句话应当是人类对宇宙的终极期许。宇宙上点点星光,不论春夏秋冬、寒来暑往,都高悬于天空之上,为众人景仰。对宇宙的好奇,使人们建造飞舟、卫星前去探看。我国也是其中一员。虽然我们

“宇宙那么大,我想去看看”这句话应当是人类对宇宙的终极期许。宇宙上点点星光,不论春夏秋冬、寒来暑往,都高悬于天空之上,为众人景仰。对宇宙的好奇,使人们建造飞舟、卫星前去探看。我国也是其中一员。虽然我们是后来者,但所谓后来居上,青出于蓝,我们的卫星比苏、美、日等国的卫星都大,让壮美的东方红唱响天际,这就是我们的第一颗卫星,东方红1号。



Tips:人造卫星是由人类建造,以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。


东方红1号,不仅体积大,它的寿命也长,在别的卫星都光荣“退役”,陨落在大气层中,唯有它还坚守在轨道上,你能想象50年来如一日的坚守吗?这充分说明我国卫星技术的高超和优良的制作工艺。东方红1号已经超额完成了任务,那么我们应当如何将它带回家呢?


东方红1号


20世纪风云变幻,群雄并起,是五千年未有之大变局。这一时期,文学、医学、科学进步十分迅速,不仅出现了青霉素、火箭、飞机、航母等等足以改变世界格局的科学发明。不过,这其中最引人注目的还是对宇宙的探索。蓝天之无极,是全人类的心愿,是人类对未知的好奇。飞速发展的科技给梦想插上翅膀,人类终于在1957年10月4日,将卫星送上了太空,向宇宙发起了挑战。西方各国由此开始了没有硝烟的太空竞赛。就在西方你争我抢的竞赛中,我国也在紧锣密鼓地筹备自己的航天事业。



Tips:火箭自身携带全部推进剂,不依赖外界工质产生推力,可以在稠密大气层内,也可以在稠密大气层外飞行,是实现航天飞行的运载工具。


我国的航天建设,始于太空竞赛时期,当时苏、美双方纷纷将卫星送上了天,人类开启了星辰大海的征程的同时也开启了新一轮的竞争。为了不落人后,我们也开启航天研究,誓要让外国人看看我们也能放卫星,也能在太空领域夺得一席之地。不仅能提升国人的士气,还能在国际上展现东方古国的魄力。


二十世纪60年代,我国正式开启卫星设计任务,当时正逢建国15周年纪念,讲述革命征程的东方红音乐史诗正在上演。东方红,象征着国人在几十年的革命中艰苦卓绝、敢打敢拼、不惧牺牲的红色革命精神,同时代表我国是东方冉冉升起的红星,因此将其作为我国第一颗卫星的名字。



Tips:东方红一号,代号:DFH-1,是20世纪70年代初中国发射的第一颗人造地球卫星。2021年6月24日,我国首颗人造卫星东方红一号,迄今仍在轨运行。


1965年我国第一颗人造卫星东方红1号正式开始研制,历时五年大功告成。完成版的东方红1号,形似碳60的球棍模型,为72面体球形结构,直径约为1米,重约173千克,头上有五根“天线”接收信号。东方红1号卫星不仅能入天收集信息,还能播放乐曲。1970年4月24日东方红一号发射成功顺利进入轨道,东方红乐曲响彻整个地球,美、苏等国的收音机都接收到来自东方的音乐洗礼。东方红1号卫星的发射,是我国航天史的开山之作,开启了我国航天事业的新征程。同时,向西方国家证明曾经的东方睡狮已经苏醒了,向外界展示了国家强大的科研实力和底蕴,极大地提振了国人的士气。



Tips:卫星飞行的水平速度叫第一宇宙速度,即环绕速度。卫星只要获得这一水平方向的速度后,不需要再加动力就可以环绕地球飞行。这时卫星的飞行轨迹叫卫星轨道。


东方红一号上天已有51年,但它仍旧在岗运行,还在近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道上漂浮着,与它同一时期的卫星都已陨落,它是如今世界5国首颗卫星中唯一仍在轨运行的卫星。东方红1号承载了我国无数航天前辈的心血,是国家的一面旗帜,如今仍然飘荡在太空中,有家不能归。那么我们怎样做才能使这颗“游子”归乡呢?



Tips:机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。


采用机械臂将卫星捕获到我们的空间站是一个好方法,但是还差了一个关键设备,就是机械手。


太空之手——机械臂


机械臂,英文叫做robotic arm,是上世纪50年代机械臂之父的约瑟夫·恩格伯格发明的模仿人类手臂功能,可自主完成各项作业的自动控制设备。早期用于加工、搬运、夹持等工作,随着科技的进步和工业化进程加快,机械臂不局限于加工行业,还渗透到设备维修、医疗、服务、救援等方面。当然使用最多、最广泛的还是汽车加工、维修行业。不过太空维修、检修行业也是机械臂的快速发展行业。



Tips:机械臂是指高精度,多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。


机械臂根据关节构造不同,分三轴及以下和四轴及以上两大类机械臂。机械臂主要由主体(手臂)、控制器、感应器以及伺服机构,以电动机为电源。目前世界上最先进的机械臂,是加拿大MDA公司,他们为国际空间站建造了第二代机械臂“德克斯特”。德克斯特,有一只17.7米长的手臂,机械臂的基座、用于完成精细操作的机械手以及一台虚拟图像装置。



Tips:电动机Motor,是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈,也就是定子绕组产生旋转磁场并作用于转子,如鼠笼式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。


我国的空间站上也装有机械臂装置,天河二号空间站上装载有七个关节七个自由度的机械臂,他们就像八爪章鱼一样,能吸附周围的航天器、搬运舱外货物、组装维修场外设备,功能十分强大。按理来说我们应当可以将东方红卫星吸附过来,但是捕获之后怎么办呢?不可能让航天员出舱去减掉卫星的翅膀,然后拉回来吧。这就要用到机械手这个神器了。



Tips:八爪鱼又名章鱼,英文名是Octopus,是一种软体动物,是从头足纲软体动物中进化而来的。身体一般很小,八条触手又细又长,故又有“八爪鱼”之称。


机械手是仿造人手制作的自动化控制设备,装载在空间站上,不仅可以将笨重的卫星拿出去,还能将到期的卫星回收,拉回来。因此,机械臂与机械手组装在一起的威力不是1+1=2,而是>2。加拿大的机械手不仅能安装在机械臂上还能安装到抓固装置上使用,作用范围是3.5米,能处理1520公斤范围以内的重物,小到螺丝钉大到组装陀螺仪。2003年时。美国“奋进”号飞船在返回时发生险情,就是机械臂帮助排查重新组装才让飞机有惊无险地安全抵达地面,可见机械臂的重要性。


东方红1号回家之路


机械手,在排查航天器和安装装置方面的优势是有目共睹的,我国空间站上虽然还没有机械手,但是我们正在全力攻关类似加拿大机械手的装备。在科研人员的设想下,我国的机械手将配合机械臂使用,不仅能从货仓中取出卫星或者其他的装置,然后进行在轨组装。还能脱离机械臂,自己玩自己的,在空间舱外爬行进行检验、维修工作。当然,目前这样的自动控制设备还正在研究攻关中,还需要一段时间才能研制成功。



Tips:奋进号航天飞机STS Endeavour OV-105,是美国国家航空航天局NASA,肯尼迪太空中心KSC旗下,第五架实际执行太空飞行任务也是最新的一架航天飞机。


所谓“关关难过干关关过”,中华儿女自古就不怕困难险阻,一旦我们的机械手制成,就能将我们的功臣,东方红1号带回家来。同时,还能防范其他卫星的干扰,敌人来了机械手就变成剪刀手,剪断敌人卫星的翅膀,实现御敌于国门之外的设想。


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