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11月4日,国际首次,我国完成了远程空间站舱外激光切割维护试验

11月4日,华中科技大学放出一条消息。通稿不长,几百字,标题也平。
说的是该校黄禹教授团队和上海空间电源研究所联合研制的一台舱外激光维修装置,近期在轨完成了我国空间站舱外激光切割维护试验。
通稿里有两个词,看着不起眼。「近期」。「在轨」。
合起来的意思是,某一天,在离地面400公里的地方,一台机器伸出一束光,把一块金属切开了。切它的人不在这儿。人在几百公里以下的一间屋子里,隔着一块屏幕,手里握着一根操纵杆。
国际上这是头一回。真空、强辐照、几百度的温差,靠遥操作做激光精密切割,此前没人干成过。
中国空间站组合体在轨飞行
先说以前的修法。
2024年3月2日,神舟十七号。汤洪波、唐胜杰、江新林,出舱8小时,修的是天和核心舱的太阳翼。那块翼被太空里的微小颗粒打伤了,供电能力往下掉。
汤洪波返回地面以后讲过一句话。太阳翼维修得避开阳照发电那一段,很多操作只能在阴影区完成。
阴影区是什么概念。没有太阳,零下100多度,眼前只有头盔上那盏灯。
2024年3月2日,神舟十七号航天员在空间站组合体舱外作业
人穿100多公斤的舱外服,手套里没有触感,扳手滑了就再也拿不回来。8个小时,一个动作接一个动作。
今年8月28日,神舟二十三号又出去一次。朱杨柱、张志远、黎家盈,5个半小时,第2次修太阳翼。
2次都成了。可也说明同一件事,人出去一趟,代价太大。空间站还要在天上待十几年,太阳翼还会继续被打。
打它们的东西有多密。1厘米以上的碎片超过100万个,速度是子弹的好几倍,肉眼一颗也看不见。空间站一年要为它们挪好几次位置,挪不动的,就靠那层壳硬扛。
拧个螺丝能出去,切一块结构件、割开一层蒙皮、换一根梁,一双手做不到。
于是换了法子。
机械臂把装置举到舱外,8+2轴多自由度精调机构负责找正,三自由度捕获机构负责咬住,多级视觉引导负责看清。毫米级定位,微米级切割。
官方点了3个瓶颈。真空和辐照下器件能不能活,几百公里外怎么定到毫米,切的时候热影响怎么压在微米以内。3样,每一样单拿出来都是一篇博士论文。
还有一层难处不在设备上。人看到的是几秒前的画面,手推下去,机器那头过一会儿才动。切一刀要等,看一眼也要等,凭的是心里那张图。
他们用了1年。从方案设计到原理样机,再到飞行件,一步正样。
这4个字值得多说一句。航天工程平常要走初样、鉴定、正样几轮,一层层验证。一步正样,意思是图纸下来,直接做上天的那一台。
航天员在空间站机械臂辅助下进行舱外作业
但这件事真正的分量,不在空间站。
空间站是全世界最不怕坏的地方。上面有人,有机械臂,有货运船送备件,地上有一整个飞控大厅盯着。它坏了,能自救。
真正没人管的是卫星。
一颗高轨通信卫星,造价几亿到十几亿,设计寿命15年。15年这个数跟设备老不老没关系,是燃料烧完了。设备全新,一滴推进剂不剩,它就是一块漂在3.6万公里高空的铁。
公开报道里有一个数。实践二十五号给北斗三号的一颗星加注了142公斤推进剂,寿命往后推了8年。
142公斤换8年。这笔账,搞资产的人一眼就能算明白。
2025年1月7日,长征三号乙运载火箭将实践二十五号卫星送入太空
这几年,缺的几块拼图一块块补上了。
2022年1月22日,实践二十一号靠近一颗已经失效的北斗二号卫星,抓住,往上拖,拖到3.6万公里轨道上方300公里的墓地轨道,1月26日松手,自己再飞回工作轨道。
失效的星不会配合。没有接口,没有信号,也没人告诉它该怎么摆姿势。全靠自己看、自己算、自己贴上去。
2025年1月7日,实践二十五号上天,专门验证燃料补加和延寿。
2024年、2026年,2次人出舱修太阳翼。
2026年11月,遥操作激光切割。
抓、拖、加、修、切。5件事,齐了。
单看每一件都是一个课题。合起来看,是一套东西。有人在网上管这个叫太空4S店,说法有点俗,意思是对的。车坏了有拖车,快没油了有加油站,撞了有修理厂。天上那些东西,从今天起也开始有了。
再说另一头。
1993年到2009年,美国用航天飞机往哈勃望远镜上跑了5趟。修镜片,换陀螺,换电池。2002年那一趟是哥伦比亚号去的。2003年2月1日,同一架飞机回家路上解体,7个人。
2009年那趟,另一架航天飞机停在发射台上等着。万一上去的那架出事,就去救人。为了一台望远镜,备了2条船。
2011年7月21日,亚特兰蒂斯号落地。航天飞机退役。
从那天起,人类再也没有能力上去修哈勃。它还在540公里的轨道上转,一年一年往下掉。NASA研究过用龙飞船送人上去抬轨道,方案做了几年,没做。
现在美国有别的办法。诺斯罗普·格鲁曼的MEV飞行器,2020年2月25日跟一颗退役的通信卫星对接,把它拖回工作轨道,续了5年。
但那是有接口的星,是签了合同的客户,是生意。它只能推,不能修。客户名单之外的东西,它一概不管。
2种算法,差别在这儿。
一种把在轨服务当生意做。谁付钱,接口在哪,合同怎么签,一条一条写清楚。另一种把它当基础设施建。失效的、失控的、被打穿的,都得能处理。这些东西没有客户,没有接口,也没有合同。
真正的本事,在后一种里。
其实这事跟普通人不远。
你手机上的导航,你打的电话,你查的天气,你转的那笔账,都要经过天上。天上的东西一旦从造出来变成养起来,整个算法就变了。发一颗星几个亿,修一次几千万。谁修,谁定价。
规则现在还没定。轨道怎么分,碎片谁来清,坏了谁来修,都在吵。吵的时候,手里有活的人说话声音大一点。
我们这些年干的,就是把活先干成。
1970年东方红一号上天,2020年北斗三号收官,中间隔了50年。长征系列火箭到今年打了670次,成功率超过97%。这些数放在一起,说的其实是我们已经能一直发、一直用、一直养。
能造出来,是本事。造完还能管它一辈子,是底气。
一个国家的太空能力,前半程看发射架,后半程看修理厂。
回到那间屋子。
握操纵杆的人感觉不到阻力,也感觉不到温度。屏幕上是一束光,落在金属上,切开一道细缝,熔渣散进真空,不到1秒就冻住,飘走。
切完,收刀,机械臂退回去。
他抬头,窗外大概是白天。
从天和核心舱看向地球
天上那台机器还在飞,一圈90分钟。等它再转回来,那道口子已经长好了。
以后的太空,归会修的人管。
这一次,会修的人在我们这边。