华中科技大学机械科学与工程学院黄禹教授团队与上海空间电源研究所联合研制的“舱外激光维修装置”,近期在轨完成我国空间站舱外激光切割维护试验。据科技日报报道,这是国际上首次在数百公里外的太空极端环境下,通过遥操作开展激光精密切割试验。

空间站长期运行,舱外装备需要定期维护和高精度修补。太空的高真空、强辐照与剧烈温差,给“把地面精密激光加工设备搬到舱外”带来不少困难。黄禹介绍,试验需要突破真空辐照环境适应性、毫米级高精度定位、微米级激光精密切割三项技术瓶颈。为此,团队用一年时间完成从方案设计、原理样机到飞行件一步正样的全流程研发,并改进激光工艺,将工业级产品升级为符合航天标准的在轨装备。

关键技术支撑

团队研发的“8+2”轴多自由度精调机构、三自由度精准捕获机构与多级视觉引导系统,使舱外目标在复杂姿态下实现智能高精度定位,并完成微米级激光热效应精密切割。

此前的舱外维修主要依靠航天员出舱人工操作。2024年3月,神舟十七号乘组完成我国航天员首次在轨航天器舱外设施维修,修复了因空间碎片撞击导致供电能力受损的天和核心舱太阳翼。空间碎片运动速度普遍达每秒7至10公里,毫米级碎片即可划伤太阳翼,厘米级碎片则能穿透航天器外壳、击穿燃料箱和管线,这也是舱外装备需要定期维护的原因之一。本次试验则由地面遥操作远程完成。