为什么航天飞机上要装机械手

参观一些设备现代化的机械制造厂，常常可以看到在车间里的自动机床和自动生产线上，灵巧的机械手不断地装卸和传动被加工的机器零件，更换切削刀具。然而，你也许不知道，那一飞冲天，直上重霄九的航天飞机，也专门装备了一只机械手。

难道航天飞机上也有自动生产线吗？当然不是，航天飞机的设计师把机械手“请”上航天飞机，是看中它可以快速、精确地模仿人手和臂的动作功能，代替人作繁重劳动，在有害环境中进行操作，保障人身安全。利用机械手这种无可比拟的特点，让它担任航天飞机在太空从事各项活动的“主角”，实在是最合适不过的。

航天飞机在太空最重要的活动，是把人造卫星施放在绕地球运转的轨道，把损坏的人造卫星从轨道上收回来修理，或者向更遥远的星球发射太空探测器和建造太空站。所有这些十分复杂和细致的操作都需要通过机械手来完成。

安装在航天飞机上的机械手是遥控的。从外形看，这只遥控机械手没有一点儿手的模样，但是它的灵巧性能，抓取力量，远比有五个手指的人手强。它全长15.24米，分成3节，第一节和第二节都长6.718米，第三节长1.8米。这3节都不是手而是连接“手”的“臂”；在第三节空心“臂”里有一段长0.6米、可以伸缩的管子才是“手”。只是手”没有手指；管子末端是一个用3根合金钢索绷成的网，叫抓取器，它就算手指了。制作“臂”的材料是轻质金属碳化物管子，管径38厘米。这些空心的“臂”管内，装有一部分电子器件和300多根导线，通到航天飞机驾驶室内的控制台上。3节“臂”和1节伸缩“手”都能像人的胳膊一样作较大角度的摆动、伸展和扭转，这是因为“臂”与“臂”，“臂”与“手”之间装有6个用小电机和齿轮、轴承带动的“关节”，这些机械关节的灵活程度和活动范围，比之于人的关节有过之而无不及。

有人对这只遥控机械手的坚固性表示怀疑，理由是从材料力学的观点衡量：用6个“关节”连接3节只有38厘米粗的空心管材构成的机械手要想抓取几千千克重的重物，非断裂不可。确实，这样的估计是有科学依据的。不过，那是在地面上才会发生，由于地球引力的作用，这只机械手伸开来后，别说用它吊取重物，连它自身400公斤的重量也支撑不住啊。但是，当航天飞机飞到地球引力接近零的宇宙空间后，任何东西都没有了重量，这时的机械手就能够不费力地抓起在地球上无法抓起的重物。后来的实际试验证明，情况的确是这样：遥控机械手在轨道上成功地把一个直径4.5米、长18米、重29吨的圆形金属构架从航天飞机的货船里提出来，放到太空中去，随即又把一个正在轨道上飞行，重11吨的失效人造卫星抓住放回货舱，一共才花了16分钟的时间。

坐在航天飞机驾驶室里的科学家使用一对手杆来操纵，左手杆控制机械手上下左右前后移动，右手杆则控制机械手各个关节的转动和末端抓取器的动作。对于一些预先设计安排好的太空轨道作业，例如从货舱里把卫星吊出舱，放到轨道上去等，可以通过驾驶室里的电子计算机对机械手发号施令，指挥它做出200个动作。科学家从驾驶室的尾窗能看到货舱的全景和机械手的动作过程。也可以使用闭路电视系统，在荧光屏上观察机械手的工作情况。因为，在机械手的第三节“臂”上，安放了一架电视摄像机和照明灯，它们和货舱门上的电视摄像机和照明灯配合行动，能使科学家随时了解机械手太空作业时的整个场景和某一个局部的细微动作。

施放人造卫星前，驾驶室里的科学家驾驶航天飞机，使机体翻过来，腹部朝上，这样货舱口便朝对下方，然后科学家按下控制台上的电钮，通过电子计算机发出指令，打开货舱门，使固定卫星的销子自动解锁。这时，遥控机械手就对准待施放的卫星伸过去。机械手前端的“手”伸进卫星“身”上的一个销孔，“手”的抓取器弹簧一松，将卫星牢牢地锁住。机械手又一曲一伸，把抓住的卫星从货舱里轻盈地提起来，高高托举到货舱口上方，施放准备动作就算完成。下一步，机械手抓住卫星的“手”从销孔里脱出来，把卫星留在空中，至此，一颗卫星就施放好了。也有可能是一次放几颗卫星，施放程序完全一样，只不过每放一颗卫星，航天飞机都要将自己的飞机轨道稍加调整。施放卫星是这样，反过来，把轨道上失效的卫星回收起来，机械手的作用也是一样的，只须把航天飞机飞到发生故障的卫星旁，用机械手的“手”伸进它身上的销孔，抓取器就能把它“捉”起来，放进货舱后运回来检修。

从上面这些情况来看，遥控机械手的作用该有多么大了；它实际上就是航天飞机施放低轨道人造卫星，进行太空作业的一种必不可少的“生产”工具啊。