年11月17日16时50分，经过约5.5小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动期间全部既定任务，出舱活动取得圆满成功。这是空间站“T”字基本构型组装完成后的首次航天员出舱活动，首次检验了航天员与组合机械臂协同工作的能力。继抓总研制的中国空间站“T”字构型成功在轨组装完成、天舟五号成功发射并以全球最快速度自主交会对接后，航天科技集团五院（以下简称五院）再一次用实际行动贯彻落实党的二十大精神，全力支撑出舱活动的顺利进行。
接臂搭桥抬相机，出舱任务新看点
本次航天员出舱的主要任务是配合完成舱间连接装置安装，以及问天实验舱全景相机抬升。
据五院总体设计部空间站系统总体副主任设计师李学东介绍，这是空间站“T”字构型在轨组装完成后的首次出舱任务，航天员出舱活动的范围已经由单舱扩展到三舱。为了方便航天员跨舱段爬行，此次任务要在问天实验舱与天和核心舱之间、梦天实验舱与天和核心舱上分别安装一个舱间连接装置，该装置被形象地称为“天桥”。
问天实验舱间连接装置长度约为3.2米，重达16公斤；梦天实验舱间连接装置长度约为2.6米，重达15公斤。航天员将其一端与实验舱连接装置的基座连接，另一端与天和核心舱的环形扶手连接，安装完成后，航天员可实现从实验舱到天和核心舱的爬行，而不再需要由机械臂临时搭桥。
除此之外，航天员还解锁了问天实验舱上的全景相机，并将相机向上抬升约毫米，使其能够俯视整个三舱的舱外环境，视野更开阔。
首次“T”字构型下出舱，三舱完美协作
五院各个分系统表现依旧稳定且出色，圆满保障了出舱任务的顺利完成。机械臂分系统全程配合航天员开展出舱活动；测控与通信分系统在天地间搭建起畅通的通信链路，传输高清图像和进行天地通话等；数管分系统发挥“智能大脑”作用，处置一系列复杂指令，全程零差错；仪表与照明分系统为舱内外提供环境照明和舱内状态显示……
值得一提的是，在以往的出舱任务中，航天员都是在单舱工作，各个分系统只需围绕单舱工作即可。本次出舱实现跨舱段工作，需要三个舱段分系统之间的紧密配合——这也是空间站“T”字构型成功在轨组装完成后三舱协同的重要体现。
组合机械臂首次托举航天员出舱
在本次任务中，大、小机械臂首次联手，形成组合机械臂，全力支撑出舱任务顺利实施：机械臂按照地面规划，精准运动到指定位置，配合航天员完成操作任务，在整个任务中，机械臂运动精度符合要求，与航天员配合堪称完美。
组合机械臂由大机械臂、小机械臂和大小臂转接连接件共同组成。其中，大小臂转接连接件由大机械臂目标适配器和小机械臂目标适配器同原理部件组成，能够被大机械臂和小机械臂的末端分别捕获，捕获之后即形成组合臂。
大臂加小臂，使组合机械臂的覆盖半径大为扩展，站在天和核心舱的目标适配器上，能够对本次任务的三舱目标进行操作——这是单臂无法做到的。此外，相较于只有7个自由度的大、小机械臂，组合臂的自由度达到了14个，工作起来更加灵活自由。
不过，长度增加和自由度提高对组合臂的安全性和可靠性提出了更高的要求。据五院总体设计部机械臂产品副总师高升介绍，机械臂变长后，柔性随之变大，在进行目标操作时的稳定性控制难度增大，变长的机械臂在有限的运动空间里的安全性要求也会增加运动规划的难度；在提高任务便利的同时也带来了更多约束，大、小机械臂在运动规划时要考虑对方的姿态，两臂间的运动匹配性难度增加。
为克服上述技术难题，在空间站总体的牵引下，机械臂研制团队充分论证、反复试验，确保了组合臂的安全性和可靠性，为舱外载荷照料和航天员出舱等任务提供更加强大的保障：一方面，组合臂能将航天员送达空间站组合体的任意一个位置，完美适配了出舱各项任务的需求；另一方面，有了组合臂，小机械臂的跨舱段执行任务也得以实现。在此之前，大机械臂已可实现三舱自由爬行，而小机械臂只能在指定舱段上工作。现在只需要通过组合机械臂，就能轻轻松松把小机械臂转移到梦天实验舱，转移之后大、小机械臂分开，小机械臂再爬到相应的目标适配器上完成任务。
年，中国空间站工程正式批准实施。仅仅过了2年，机械臂研制正式立项。机械臂作为空间站总体系统中必不可少的一部分，其设计是在空间站总体方案的框架内进行的。在机械臂设计之初就已经初步确定机械臂的功能，比如爬行、舱段转位、载荷操作、巡检、支持航天员出舱和货物转运等。
十余年来，机械臂研制团队一步一步圆满完成了从原理样机、工程样机，从初样到正样，再到出厂、发射、在轨开展的各项任务。“别人都说‘十年磨一剑’，我们这是‘十年铸一臂’。”高升说。
作为我国空间技术的总体院、空间站系统的抓总设计研制单位，五院提早布局，在年就开展了机械臂的一系列关键技术的攻关工作。“我们从06年就开始研究机械臂，那时候我们整个团队人还不多，大家都是刚刚毕业，以懵懂之心开始了机械臂研制之路。整个过程特别辛苦，国内技术一片空白，国外又技术封锁，可参考资料极少，我们只能摸着石头过河，用十多年的青春来精雕细琢机械臂。”
年，大机械臂随天和核心舱升空，承载力可达25吨，被称为中国空间站的“大力士”；年，小机械臂随问天实验舱升空，其操作精度更高——二者各具特色，相辅相成。本次出舱任务中，大、小机械臂协同级联形成组合臂并发挥了关键作用，机械臂在空间站组合体的可达范围大幅增加。
如今，空间站机械臂已从图纸变成了现实，全力支持航天员舱外作业、保障空间站安全，伴随着星空银河闪耀，与天地万物同辉。高升由衷感叹道：“我们16年的付出真的非常值得，整个团队都感到非常自豪！”
来源：五院新闻中心
文字：武文佳、任昕宇
图片：中国载人航天官微、五院总体设计部、央视新闻
编辑：武文佳
责编：毛凌野
监制：潘 晨
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