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問天實(shí)驗(yàn)艙里的沈自所智慧——科學(xué)手套箱


      據(jù)新華社報(bào)道，7月24日14時(shí)22分，搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長征五號B遙三運(yùn)載火箭在我國文昌航天發(fā)射場準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火發(fā)射，約495秒后，問天實(shí)驗(yàn)艙與火箭成功分離并進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。
      問天實(shí)驗(yàn)艙入軌后，順利完成狀態(tài)設(shè)置，于北京時(shí)間7月25日3時(shí)13分，成功對接于天和核心艙前向端口，整個(gè)交會(huì)對接過程歷時(shí)約13小時(shí)。
      作為一項(xiàng)重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所研制的科學(xué)手套箱隨問天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射升空。
      沈陽自動(dòng)化所科學(xué)手套箱研制團(tuán)隊(duì)從2014年開始，歷時(shí)8年攻關(guān)，攻克了用于細(xì)胞操作的微米級精度機(jī)械臂、溫濕光風(fēng)氣高度集成的環(huán)境控制等一系列核心關(guān)鍵技術(shù)，走過了從原理樣機(jī)、結(jié)構(gòu)工藝件、電性件、鑒定件到正樣件產(chǎn)品的艱難研制歷程。
      科學(xué)手套箱的設(shè)計(jì)統(tǒng)籌了生命科學(xué)、生物技術(shù)、航天醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的需求，為科學(xué)家在太空開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)270公升工作空間、四周為亞克力透明窗的封閉設(shè)施。手套箱有四個(gè)手套口，兩個(gè)位于前窗上，兩個(gè)分別位于左右側(cè)窗，可以支持兩名航天員同時(shí)操作實(shí)驗(yàn)或使用該設(shè)施，既保護(hù)航天員免受與實(shí)驗(yàn)材料和樣品直接接觸帶來的潛在交叉污染，又避免手套箱內(nèi)環(huán)境和空間站艙內(nèi)環(huán)境直接互通帶來的環(huán)境污染。手套箱前窗上還設(shè)有兩個(gè)密封的雙層門，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置和樣品在潔凈環(huán)境下的快速更換。此外，手套箱內(nèi)的溫度、濕度、光照、風(fēng)場等可實(shí)現(xiàn)“個(gè)性化”精確控制。
      中國空間站科學(xué)手套箱除了具有實(shí)驗(yàn)過程可觀、可測、可控，部件可換等能力外，還具有獨(dú)特的精密機(jī)械臂操作系統(tǒng)。據(jù)公開信息，未見國際上有同類裝備的報(bào)道。在科學(xué)手套箱內(nèi)部的精密機(jī)械臂系統(tǒng)，可供科學(xué)家們開展空間生命科學(xué)和生物技術(shù)前沿科學(xué)研究，包括一個(gè)操作精度高達(dá)0.2毫米的6自由度靈巧機(jī)械臂、一個(gè)操作精度高達(dá)5微米的3自由度微操作器、一個(gè)操作精度高達(dá)2微米的3自由度細(xì)胞夾持機(jī)構(gòu)、一個(gè)操作精度高達(dá)2微米的3自由度載物臺和一個(gè)高倍顯微相機(jī)等。通過對上述設(shè)備的協(xié)同控制，可以滿足細(xì)胞級精度的微操作，如微注射（將DNA或藥物注入細(xì)胞）、微切割（細(xì)胞組織切除）、微提取（細(xì)胞液提?。┑取?/span>
      科學(xué)手套箱精密機(jī)械臂系統(tǒng)具有三種工作模式：在軌自主運(yùn)行模式由精密機(jī)械臂系統(tǒng)智能控制軟件自主完成對目標(biāo)的操作；在軌遙操作模式由航天員通過外接筆記本電腦配置的人機(jī)操作界面完成對目標(biāo)的操作；天地遙科學(xué)模式由科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在地面通過電腦配置的人機(jī)操作界面完成對目標(biāo)的操作。