機(jī)械制造業(yè)與太空探索

隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，人類探索外層空間的興趣及能力不斷增強(qiáng)，各種航天器被發(fā)射到太空，飛行器的制造及其在裝配和服役期間的連接和維護(hù)等都離不開制造業(yè)，機(jī)械制造在這其中起著很重要的作用。人造衛(wèi)星在幾百千米高的太空中自動(dòng)工作，一旦發(fā)生故障，甚至僅僅是一個(gè)螺釘松了或一根焊線斷了，也可能由于無(wú)法修理而報(bào)廢。如果能夠派人上去修理，更換部分零件，補(bǔ)充一些燃料，然后重新把它送入太空為人類服務(wù)，就可以大大節(jié)省費(fèi)用。然而由于在太空中，人的活動(dòng)是很不方便的，所以長(zhǎng)壁機(jī)械手承擔(dān)了大部分的維修工作。機(jī)械手不但用于抓取衛(wèi)星，而且在修理完畢后還要靠它將衛(wèi)星放回太空，使其重新進(jìn)行工作。

無(wú)論是航天飛機(jī)還是太空空間站，都少不了一樣?xùn)|西，那就是它們能伸向太空的巨臂——太空機(jī)械臂。自從1981年美國(guó)“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)在外太空首次使用機(jī)械臂以來(lái)，航天飛機(jī)機(jī)械臂承擔(dān)了多次外太空精確操縱任務(wù)。例如，將航天飛機(jī)有效載荷釋放進(jìn)入預(yù)定軌道，幫助航天員對(duì)發(fā)生故障的航天器進(jìn)行維修等。太空機(jī)械臂具有良好的實(shí)用性、可靠性和多功能等特點(diǎn)。美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)發(fā)射升空過(guò)程中機(jī)殼外表隔熱材料脫落，對(duì)其返回的安全性影響很大。為此，太空飛行中由宇航員走出艙外，借助于太空機(jī)械臂成功地對(duì)其進(jìn)行了維護(hù)與維修。

在星球探索中，航天機(jī)器人發(fā)揮了重要作用。登月成功之后，美國(guó)、蘇聯(lián)緊接著開展登陸火星的研究工作。由于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，美、蘇都研究利用微小型機(jī)器人進(jìn)行火星探測(cè)。它的好處是成本低，研究周期短。因此，微小型化成為探查機(jī)器人的發(fā)展方向。

火星探索中，登上火星的首先是蘇聯(lián)PROP-M號(hào)小型探查機(jī)器人，該機(jī)器人的重量是4.5千克。隨后，美國(guó)NASA又相繼研制了用于星球探測(cè)的微小型探查機(jī)器人和納米探查機(jī)器人。前者重量為3.5千克，后者重量為0.8千克。為了能在星球表面復(fù)雜地形下行走，星球探測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。目前微小型星球探測(cè)車大多數(shù)采用的是輪式機(jī)構(gòu)如美國(guó)國(guó)家航空航天管理局研制的火星車“索杰納（Sojourner）”“Rokey”系列、“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”都是六輪行駛機(jī)構(gòu)?！癗anorover”微型火星車是一種奇特的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠底盤朝上時(shí)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，自動(dòng)矯正。目前，我國(guó)各家單位研制的微型月球車也多以輪式為主，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所針對(duì)微小型星球探測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一系列的復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中包括“沙地一號(hào)”“沙地二號(hào)”“沙地三號(hào)”微小型移動(dòng)機(jī)器人，此外中國(guó)空間技術(shù)研究院、上海航天局、哈工大、上海交大也相繼研制出了輪式月球探測(cè)機(jī)器人樣機(jī)。

這些星球探測(cè)機(jī)器人的制造顯然離不開發(fā)達(dá)的機(jī)械制造業(yè)。美國(guó)的“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)、俄羅斯的“聯(lián)盟號(hào)”載人飛船實(shí)現(xiàn)了人類太空旅行和向國(guó)際空間站運(yùn)送宇航員、物資和儀器等目標(biāo)。航天飛機(jī)和載人飛船的成功發(fā)射、太空運(yùn)行以及成功返回著陸的每時(shí)每刻都標(biāo)志著人類取得的輝煌成就。在太空探索中，我國(guó)是世界上繼美國(guó)、俄羅斯后第三個(gè)成功實(shí)現(xiàn)載人航天飛行的國(guó)家。飛天夢(mèng)想，千年夙愿。從“一人一天”到“多人多天”，從“繞月運(yùn)行”到“與天宮對(duì)接”，“神十”的成功發(fā)射標(biāo)志著我們?cè)谔剿魈盏膫ゴ笳鞒讨杏珠_啟了新的篇章——中國(guó)的載人航天技術(shù)全面進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室和空間站研制階段。這是我國(guó)高科技發(fā)展新的里程碑，是我國(guó)政府改革開放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的又一驕人的成就，是中國(guó)人民自強(qiáng)不息，自主創(chuàng)新的又一輝煌成果。全體中華兒女為此感到無(wú)比驕傲和自豪。

載人航天是一項(xiàng)巨大的工程，中國(guó)從1992年開始實(shí)施的中國(guó)載人航天工程，定下了三步走的發(fā)展戰(zhàn)略，從神一到神六，為第一步的載人飛船工程階段；神七的飛行，開啟了第二步的空間實(shí)驗(yàn)室階段；第三步的發(fā)展目標(biāo)是建設(shè)空間站。神舟十號(hào)的成功發(fā)射對(duì)我國(guó)航天業(yè)具有里程碑的重要意義，表明中國(guó)已經(jīng)全部掌握建設(shè)和運(yùn)行可供人長(zhǎng)期居住的空間站的關(guān)鍵技術(shù)，中國(guó)進(jìn)入應(yīng)用性太空飛行時(shí)代。目前，神舟十號(hào)飛船的任務(wù)不再是試驗(yàn)自己，而是為天宮一號(hào)提供人員和物資運(yùn)輸保障，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航天器在軌維修試驗(yàn)和空間站等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)并首次開展面向青少年的太空科學(xué)講座科普教育活動(dòng)。

中國(guó)相繼在2008、2011、2012年成功發(fā)射了“天鏈一號(hào)”的01、02、03號(hào)衛(wèi)星，由此建立中國(guó)的第一代中繼數(shù)據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)。中國(guó)航天發(fā)展50年來(lái)，應(yīng)用衛(wèi)星從無(wú)到有，逐漸發(fā)展，至2012年5月，在軌穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星達(dá)70余顆，包括遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、空間探測(cè)衛(wèi)星和技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星等多種類型，形成了海洋衛(wèi)星系列、氣象衛(wèi)星系列、資源衛(wèi)星系列、環(huán)境衛(wèi)星系列、北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星系列、通信廣播衛(wèi)星系列等衛(wèi)星系列，基本構(gòu)成了應(yīng)用衛(wèi)星體系，為衛(wèi)星應(yīng)用的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2013年2月28日10點(diǎn)18分，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星與地球間距離成功突破2000萬(wàn)千米；2017年2月27日，我國(guó)新一代靜止氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)A星獲取首批圖像和數(shù)據(jù)，中國(guó)的衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展前景一片光明。在軍用領(lǐng)域，衛(wèi)星技術(shù)與各種武器平臺(tái)和作戰(zhàn)系統(tǒng)相互集成與融合，成為軍力增強(qiáng)的倍增器和使能器。在民用領(lǐng)域，由地理信息系統(tǒng)、遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位和通信技術(shù)構(gòu)成的3S+C技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到眾多的領(lǐng)域以及人們的日常生活，并基于開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為用戶提供持續(xù)在線的運(yùn)營(yíng)服務(wù)，讓我們生活的城市及地球更加智慧。

作為中國(guó)空間科學(xué)學(xué)科帶頭人之一的中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)際宇航科學(xué)院院士胡文瑞說(shuō)：“人類近半個(gè)世紀(jì)的空間活動(dòng)，獲得了大量的科學(xué)成果，有的已經(jīng)用于改善人類生活，有的將在不遠(yuǎn)的將來(lái)體現(xiàn)到百姓生活中。人類探索太空最終要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的，一是從太空中獲取能源和資源，二是必要時(shí)向太空移民。這個(gè)目標(biāo)雖然還比較遙遠(yuǎn)，但總有一天會(huì)實(shí)現(xiàn)?！?/p>

探索太空，發(fā)展航天科技，造福全人類，機(jī)械制造業(yè)在其中扮演著極為重要的角色。

★ 作者簡(jiǎn)介 ★

封崇崇，男，漢族，1986年4月生，江蘇省沛縣人。

大學(xué)學(xué)歷，自動(dòng)化工程、市政工程高級(jí)工程師、高級(jí)評(píng)茶員、國(guó)家注冊(cè)質(zhì)量管理體系-環(huán)境管理體系-職業(yè)健康安全管理體系審核員、國(guó)家注冊(cè)服務(wù)認(rèn)證審查員。現(xiàn)任山東省科技專家、山東省工業(yè)和信息化廳專家、山東省政府采購(gòu)評(píng)標(biāo)專家、“科普中國(guó)”外聘專家、國(guó)家機(jī)械工業(yè)人才評(píng)價(jià)工作專家委員會(huì)委員、山東省品牌建設(shè)促進(jìn)會(huì)智庫(kù)成員、山東省認(rèn)證認(rèn)可協(xié)會(huì)技術(shù)專家、山東省裝備制造業(yè)協(xié)會(huì)專家、國(guó)家職業(yè)資格及機(jī)械行業(yè)水平評(píng)價(jià)考評(píng)員、泰安市科技專家?guī)鞂＜?、泰安市泰山區(qū)工程技術(shù)職務(wù)初級(jí)、中級(jí)評(píng)審委員會(huì)評(píng)委、《國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)——工程機(jī)械維修工（2019年版）》終審評(píng)委等。獲得國(guó)家發(fā)明專利兩項(xiàng)，實(shí)用新型專利授權(quán)叁項(xiàng)；在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表機(jī)械、電氣、自動(dòng)化、設(shè)備管理及市政施工相關(guān)學(xué)術(shù)論文十余篇；主編《機(jī)械制造自動(dòng)化及智能制造技術(shù)研究概論》（ISBN：978-1-922774-38-5）專著一部、副主編《城市道路與交通規(guī)劃設(shè)計(jì)》（ISBN：978-981-49-5617-8）專著一部。

來(lái)源: 《機(jī)械制造自動(dòng)化及智能制造技術(shù)研究概論》