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太空行走设备
36 在国际空间站组装过程中，航天员需要进行大量的出舱活动，为完成国际空间站的组装，需要提供哪些设备?
在国际空间站的组装过程中，航天员需要进行大量的出舱活动，但是仅靠航天员的双手是不能完成组装任务的，因为国际空间站的站舱和结构件都非常巨大而笨重，但安装精度又要求非常高，因此必须给他们提供各种工具和设备。美国航宇局为国际空间站组装而提供的设备主要是：简易出舱活动救生辅助装置；遥控机械臂和脚固定器。简易出舱活动救生辅助装置既是组装国际空间站用的一种设备，又是航天员的一种救生装置，因此它既属于机动装置的范畴，又属于出舱活动设备的内容。
37 目前在太空共有多少台遥控机械臂?这些遥控机械臂在结构上各有何特点?它们在太空实际使用过程中发挥了什么作用?
目前在太空的遥控机械臂共有五台：航天飞机的遥控机械臂、国际空间站的机动服务系统、日本实验舱的遥控机械臂、欧空局的遥控机械臂和苏联的机械臂。
(1)航天飞机遥控机械臂
航天飞机的遥控机械臂是这几台遥控机械臂中最成功、使用最多和最可靠的一台，1981年11月在航天飞机STS-2飞行中首次使用，主要用于从航天飞机轨道飞行器的货舱中将有效载荷“吊取”出来，部署到太空指定位置；也可以将在太空自由飞行的有效载荷“抓住”，放进航天飞机的货舱内。在哥伦比亚号航天飞机发生事故以后，美国航宇局在遥控机械臂上又安装了一个吊杆传感器系统，用于对航天飞机的腹部进行检查，主要是查看防热瓦的损坏情况。
航天飞机遥控机械臂长15.2米，直径38厘米，重450千克，能做6个自由度的运动。这台机械臂上有6个与人的手臂相似的关节：肩部有上下运动和左右运动关节；肘部有上下运动关节；腕部有上下、左右和旋转运动关节。在腕部的末端有一个像手功能一样的效应器，能够抓获有效载荷。机械臂也分成两部分：上臂和下臂。上臂与肩关节和肘关节相连、下臂与肘关节和腕关节相连。遥控机械臂能处理重达29吨的有效载荷，能完成卫星的回收、部署和维修任务，能将太空行走的航天员送到较远的工作位置，通过臂上安装的电视摄像机，舱内航天员能够对航天飞机的外部和有效载荷的外表进行查看。这台遥控机械臂一般由2名航天员操作，一名航天员坐在航天飞机飞行甲板后部的控制室内操纵机械臂，另一名航天员协助他，主要是控制电视摄像机。坐在飞行甲板后部控制室内的航天员能够通过闭路电视和控制室上部的舷窗观看机械臂的操作和运动。如果要用遥控机械臂协助航天员太空行走，在机械臂末端要安装上脚固定器，以便航天员站在上面。机械臂将航天员运送到指定的工作位置，因为航天员的双脚是固定的，因此可以用两手进行操作，当然腰部还要系上安全带。
从1981年以来，航天飞机遥控机械臂在卫星部署、回收和维修任务中，特别是在后来的国际空间站的组装任务中，发挥了非常重要的作用。
(2)国际空间站机动服务系统
国际空间站机动服务系统是国际空间站的一个重要设备，在组装和维修国际空间站中发挥着重要作用。该设备主要用于在国际空间站周围移动大型结构件、支持航天员的太空行走、为国际空间站上的仪器设备提供服务等。该系统由国际空间站遥控机械臂、可机动遥服务基地和专用灵巧机械手三部分组成，属于航天飞机遥控机械臂的第二代产品，比第一代设计得更大、更好、更灵巧，于2001年4月由航天飞机STS－100运送到国际空间站上。该系统完全伸展开时长17.6米，直径35厘米，有7个关节，质量1800千克，可移动116000千克的大型有效载荷。该系统还能沿着国际空间站的桁架移动，因此可以到达国际空间站的任何地方。由于有7个关节，遥控机械臂可以旋转540°，远远超过人体手臂的旋转能力。可机动遥服务基地是一个能沿着国际空间站长轴轨道移动的工作平台，体积为5.7米×4.5米×2.9米，质量1450千克，能移动和处理20900千克的有效载荷，于2002年6月送到国际空间站上。专用灵巧机械手由两只小臂、照明灯、电视摄像机、工具盒和4个工具夹具组成。
(3)欧空局的遥控机械臂
欧空局的遥控机械臂是安装在国际空间站俄罗斯站舱上的一台设备，最大特点是能围绕国际空间站自动移动，它可以由人控制，也可以自控或半自控，其主要功能是安装太阳电池板、更换太阳电池板、对国际空间站进行检测、处理有效载荷和支持航天员的太空行走。欧空局的机械臂比国际空间站的机械臂小、耗能低、没有机械手，是国际空间站遥控机械臂的补充，能完成国际空间站遥控机械臂不能完成的任务。该设备可以由航天员在国际空间站舱内控制，也可以通过太空行走在舱外控制。该设备长11.3米，质量630千克，能处理的最大有效载荷8000千克，最大移动速度每秒0.1米，定位精度5毫米。
(4)日本实验舱的遥控机械臂
这是安装在国际空间站日本实验舱的加压舱上的一台设备，主要用于完成日本实验舱内的一些任务和对实验舱进行维修和保养。为建造这台遥控机械臂系统，日本宇航局曾进行过大量的前期准备：1997年8月，在发现号航天飞机STS-85的飞行中进行过机械臂的飞行演示；1997年11月，又用工程试验卫星-7号进行测试，因而在开始正式设计之前，已经积累了大量的技术数据和设计经验。日本的机械臂由两只臂组成：主臂(长10米)和小臂(长2米)，能够移动7吨的有效载荷。主臂的末端连接着小臂，每只臂上有6关节，可以像人的手臂一样活动。对机械臂的操纵是由在加压舱内的航天员来完成，臂的末端有摄像机，加压舱内有闭路电视。日本遥控机械臂的使用寿命是10年，如果发生故障航天员可以通过太空行走进行维修。
(5)苏联的机械臂
苏联的机械臂实际上就是一台简单的起重装置，在上世纪90年代苏联在和平号空间站上安装了两台起重装置。这种起重装置长14米，重45千克，安装在空间站核心舱的两边，每台装置能起吊700千克的有效载荷，航天员在核心舱内对起重装置进行操纵和控制。
38 在出舱活动中为什么要对航天员的身体进行限制或固定?航天员出舱活动是不是都要使用脚固定器?
在出舱活动中，在工作站上对舱外航天员作适当的限制或固定是非常必要的。在舱外工作站上应提供人员和设备的固定装置，以最大限度提高舱外航天员的工作能力。不能提供适当固定是航天员太空行走失败的主要原因。不良的固定装置不仅会影响航天员太空行走任务的完成，而且使航天员事倍功半、容易疲劳、增加生保系统的工作负荷，甚至不得不提前结束出舱活动。不良的固定装置也容易损坏出舱活动设备。熟练使用固定装置是航天员出舱活动训练的主要内容。
不同的工作站应使用什么样的固定装置应根据出舱任务而定。对于短期出舱任务，体力劳动强度又不太大，如完成设备仪器的检测和小修工作，使用安全带和扶手即可，完全不必要使用脚固定器；但在舱外长时间进行中等强度体力劳动或重体力劳动的航天员，就必需使用脚固定器。
39 在航天飞机和国际空间站上有几种脚固定器?美国航宇局对脚固定器的设计有何要求?
在航天飞机和国际空间站上共有两种脚固定器：便携式脚固定器和遥控机械臂上的专用脚固定器。便携式脚固定器用铝合金制成，重3.8千克，固定脚的踏板部分长40.49厘米、宽52.07厘米。脚踏板的倾斜度可以调节，一般向下倾斜20～30度比较舒适。遥控机械臂上的专用脚固定器和便携式脚固定器差不多，它是专门安装在航天飞机遥控机械臂的末端上，可以支托着航天员到距离比较远的工作位置完成任务。
美国航宇局对脚固定器的设计要求是：①穿着航天鞋也能方便地从脚固定器中进去或出来；②脚固定器应适合各种尺寸的航天鞋使用；③穿着航天鞋的脚不可以无意中从固定器中拔出来；④在应急情况下航天员的脚应能迅速从固定器中拔出来；⑤脚踏板的倾斜度可以根据航天员的工作姿态进行调节；⑥脚固定器必需用金属制成，金属材料应符合美国航宇局的有关标准。
36 在国际空间站组装过程中，航天员需要进行大量的出舱活动，为完成国际空间站的组装，需要提供哪些设备?
在国际空间站的组装过程中，航天员需要进行大量的出舱活动，但是仅靠航天员的双手是不能完成组装任务的，因为国际空间站的站舱和结构件都非常巨大而笨重，但安装精度又要求非常高，因此必须给他们提供各种工具和设备。美国航宇局为国际空间站组装而提供的设备主要是：简易出舱活动救生辅助装置；遥控机械臂和脚固定器。简易出舱活动救生辅助装置既是组装国际空间站用的一种设备，又是航天员的一种救生装置，因此它既属于机动装置的范畴，又属于出舱活动设备的内容。
37 目前在太空共有多少台遥控机械臂?这些遥控机械臂在结构上各有何特点?它们在太空实际使用过程中发挥了什么作用?
目前在太空的遥控机械臂共有五台：航天飞机的遥控机械臂、国际空间站的机动服务系统、日本实验舱的遥控机械臂、欧空局的遥控机械臂和苏联的机械臂。
(1)航天飞机遥控机械臂
航天飞机的遥控机械臂是这几台遥控机械臂中最成功、使用最多和最可靠的一台，1981年11月在航天飞机STS-2飞行中首次使用，主要用于从航天飞机轨道飞行器的货舱中将有效载荷“吊取”出来，部署到太空指定位置；也可以将在太空自由飞行的有效载荷“抓住”，放进航天飞机的货舱内。在哥伦比亚号航天飞机发生事故以后，美国航宇局在遥控机械臂上又安装了一个吊杆传感器系统，用于对航天飞机的腹部进行检查，主要是查看防热瓦的损坏情况。
航天飞机遥控机械臂长15.2米，直径38厘米，重450千克，能做6个自由度的运动。这台机械臂上有6个与人的手臂相似的关节：肩部有上下运动和左右运动关节；肘部有上下运动关节；腕部有上下、左右和旋转运动关节。在腕部的末端有一个像手功能一样的效应器，能够抓获有效载荷。机械臂也分成两部分：上臂和下臂。上臂与肩关节和肘关节相连、下臂与肘关节和腕关节相连。遥控机械臂能处理重达29吨的有效载荷，能完成卫星的回收、部署和维修任务，能将太空行走的航天员送到较远的工作位置，通过臂上安装的电视摄像机，舱内航天员能够对航天飞机的外部和有效载荷的外表进行查看。这台遥控机械臂一般由2名航天员操作，一名航天员坐在航天飞机飞行甲板后部的控制室内操纵机械臂，另一名航天员协助他，主要是控制电视摄像机。坐在飞行甲板后部控制室内的航天员能够通过闭路电视和控制室上部的舷窗观看机械臂的操作和运动。如果要用遥控机械臂协助航天员太空行走，在机械臂末端要安装上脚固定器，以便航天员站在上面。机械臂将航天员运送到指定的工作位置，因为航天员的双脚是固定的，因此可以用两手进行操作，当然腰部还要系上安全带。
从1981年以来，航天飞机遥控机械臂在卫星部署、回收和维修任务中，特别是在后来的国际空间站的组装任务中，发挥了非常重要的作用。
(2)国际空间站机动服务系统
国际空间站机动服务系统是国际空间站的一个重要设备，在组装和维修国际空间站中发挥着重要作用。该设备主要用于在国际空间站周围移动大型结构件、支持航天员的太空行走、为国际空间站上的仪器设备提供服务等。该系统由国际空间站遥控机械臂、可机动遥服务基地和专用灵巧机械手三部分组成，属于航天飞机遥控机械臂的第二代产品，比第一代设计得更大、更好、更灵巧，于2001年4月由航天飞机STS－100运送到国际空间站上。该系统完全伸展开时长17.6米，直径35厘米，有7个关节，质量1800千克，可移动116000千克的大型有效载荷。该系统还能沿着国际空间站的桁架移动，因此可以到达国际空间站的任何地方。由于有7个关节，遥控机械臂可以旋转540°，远远超过人体手臂的旋转能力。可机动遥服务基地是一个能沿着国际空间站长轴轨道移动的工作平台，体积为5.7米×4.5米×2.9米，质量1450千克，能移动和处理20900千克的有效载荷，于2002年6月送到国际空间站上。专用灵巧机械手由两只小臂、照明灯、电视摄像机、工具盒和4个工具夹具组成。
(3)欧空局的遥控机械臂
欧空局的遥控机械臂是安装在国际空间站俄罗斯站舱上的一台设备，最大特点是能围绕国际空间站自动移动，它可以由人控制，也可以自控或半自控，其主要功能是安装太阳电池板、更换太阳电池板、对国际空间站进行检测、处理有效载荷和支持航天员的太空行走。欧空局的机械臂比国际空间站的机械臂小、耗能低、没有机械手，是国际空间站遥控机械臂的补充，能完成国际空间站遥控机械臂不能完成的任务。该设备可以由航天员在国际空间站舱内控制，也可以通过太空行走在舱外控制。该设备长11.3米，质量630千克，能处理的最大有效载荷8000千克，最大移动速度每秒0.1米，定位精度5毫米。
(4)日本实验舱的遥控机械臂
这是安装在国际空间站日本实验舱的加压舱上的一台设备，主要用于完成日本实验舱内的一些任务和对实验舱进行维修和保养。为建造这台遥控机械臂系统，日本宇航局曾进行过大量的前期准备：1997年8月，在发现号航天飞机STS-85的飞行中进行过机械臂的飞行演示；1997年11月，又用工程试验卫星-7号进行测试，因而在开始正式设计之前，已经积累了大量的技术数据和设计经验。日本的机械臂由两只臂组成：主臂(长10米)和小臂(长2米)，能够移动7吨的有效载荷。主臂的末端连接着小臂，每只臂上有6关节，可以像人的手臂一样活动。对机械臂的操纵是由在加压舱内的航天员来完成，臂的末端有摄像机，加压舱内有闭路电视。日本遥控机械臂的使用寿命是10年，如果发生故障航天员可以通过太空行走进行维修。
(5)苏联的机械臂
苏联的机械臂实际上就是一台简单的起重装置，在上世纪90年代苏联在和平号空间站上安装了两台起重装置。这种起重装置长14米，重45千克，安装在空间站核心舱的两边，每台装置能起吊700千克的有效载荷，航天员在核心舱内对起重装置进行操纵和控制。
38 在出舱活动中为什么要对航天员的身体进行限制或固定?航天员出舱活动是不是都要使用脚固定器?
在出舱活动中，在工作站上对舱外航天员作适当的限制或固定是非常必要的。在舱外工作站上应提供人员和设备的固定装置，以最大限度提高舱外航天员的工作能力。不能提供适当固定是航天员太空行走失败的主要原因。不良的固定装置不仅会影响航天员太空行走任务的完成，而且使航天员事倍功半、容易疲劳、增加生保系统的工作负荷，甚至不得不提前结束出舱活动。不良的固定装置也容易损坏出舱活动设备。熟练使用固定装置是航天员出舱活动训练的主要内容。
不同的工作站应使用什么样的固定装置应根据出舱任务而定。对于短期出舱任务，体力劳动强度又不太大，如完成设备仪器的检测和小修工作，使用安全带和扶手即可，完全不必要使用脚固定器；但在舱外长时间进行中等强度体力劳动或重体力劳动的航天员，就必需使用脚固定器。
39 在航天飞机和国际空间站上有几种脚固定器?美国航宇局对脚固定器的设计有何要求?
在航天飞机和国际空间站上共有两种脚固定器：便携式脚固定器和遥控机械臂上的专用脚固定器。便携式脚固定器用铝合金制成，重3.8千克，固定脚的踏板部分长40.49厘米、宽52.07厘米。脚踏板的倾斜度可以调节，一般向下倾斜20～30度比较舒适。遥控机械臂上的专用脚固定器和便携式脚固定器差不多，它是专门安装在航天飞机遥控机械臂的末端上，可以支托着航天员到距离比较远的工作位置完成任务。
美国航宇局对脚固定器的设计要求是：①穿着航天鞋也能方便地从脚固定器中进去或出来；②脚固定器应适合各种尺寸的航天鞋使用；③穿着航天鞋的脚不可以无意中从固定器中拔出来；④在应急情况下航天员的脚应能迅速从固定器中拔出来；⑤脚踏板的倾斜度可以根据航天员的工作姿态进行调节；⑥脚固定器必需用金属制成，金属材料应符合美国航宇局的有关标准。