早在100多年前，航天事业的奠基人、俄罗斯火箭理论家齐奥尔科夫斯基为人类描绘了一个太空探索的童谣。他认为，从人造卫星开始，建设空间站，进入行星际和行星，最终建立人类的太空城。最终目标是：人类移民太空。齐奥尔科夫斯基说：地球是人类的摇篮，但人类不应总是生活在摇篮里。人类将会不断争取新的生存空间，起初是小心翼翼地飞出地球大气层，然后探索整个太阳系。他曾幻想和设计了无数航天器，其中就有太空机械臂。太空机械臂将为人类打开另一个理想的太空。
太空机械臂具有承载能力大、定位精度高、机动性强、柔性可靠等特点，技术纵深大、交叉学科和关联环节多，涉及机、电、热、控等多个学科技术，是一个多学科集成化、一体化的典型系统。
太空机械臂具有广阔的前景。它将带动太空材料、精密机械、精密电子、电子芯片和数字图像处理等多个领域的发展。太空机械臂在未来的月球和小行星取样工作中，对样本的观察、分析和选择，以及拾取、装载和转移工作，都将大展宏图。
太空机械臂是空间站的重要组成部分。它用于保障空间站安全、可靠运营，空间站组装建造、运营管理、维护维修、辅助宇航员出舱活动、支持大规模太空应用等任务。太空机械臂是空间站必不可少的工具，也是建设和维护空间站的关键装备。
太空机械臂是个多面手。它举得起100多吨重的大家伙，甩得开大榔头，也能捡起绣花针，称得上“上得厅堂，下得厨房”。太空机械臂在军事上也用途广泛。如果给卫星、航天飞机和空间站等航天器装上各种大小、功能不同的太空机械臂，它就会成为青面獠牙、张牙舞爪、下手无情的太空战士。它抓捕卫星，掐死敌星，捏碎对手，简直是小菜一碟。
关于太空战士的梦想早已实现。1998年，世界上第一颗太空机器人卫星——日本“葵花-7”卫星就成功进行太空交会对接和抓捕。2007年，德国宇航中心的“赫耳墨斯”卫星试验了太空对接、燃料加注、维护修理和轨道机动。2007年4月5日，美国国防高级研究计划局“轨道快车”试验成功。这些卫星上都有大小不同、功能各异的太空机械臂。目前，美国、俄罗斯、日本、欧洲都已进行了太空机械臂的试验。
位于加拿大安大略省布兰普顿有一个晶石航空航天公司。公司不大，却实力超常，是世界上最著名的太空机械臂研制公司。晶石航空航天公司曾为美国航天飞机研制了航天飞机遥控机械臂系统，称为“加拿大-1”太空臂；为国际空间站研制了国际空间站遥控机械臂系统，又称为“加拿大-2”。加拿大的太空机械臂从此名扬天下。
知识卡
太空机械臂
太空机械臂
太空机械臂实际上是一个智能机器人，具备精确操作能力和视觉识别能力，可以安装在航天飞机、空间站和卫星等航天器上。它既具有全智能化、全自动和自主分析运动能力，也可由宇航员进行遥控，是集机械、视觉、动力、电子和控制等学科为一体的航天装备。
“加拿大-1”太空臂用于航天飞机轨道部署、机动和捕获、检查航天飞机外部热保护系统损坏等。1969年，加拿大的一个小公司开发出一种机器人，为核反应堆装卸核材料。这个机器人吸引了美国宇航局的注意。1975年，美国邀请加拿大国家研究理事会开发建设航天飞机遥控机械手系统。
“加拿大-1”分为肩、臂、肘和手，都是用高强度的金属铝、不锈钢和环氧石墨制成。“加拿大-1”长15.2米，直径38厘米，重达410千克。它有6个关节，也就是6个自由度，相当于人类从肩关节到末端指关节，具有抓取、起重3 293千克的能力。“加拿大-1”一共制造了5个，安装在5架航天飞机上。1981年4月，第一个“加拿大-1”太空臂交付给美国宇航局。宇航员通过电视摄像机观看和指挥大臂的运动和活动，包括旋转、平移、上下。
美国宇航员马斯格雷夫在“加拿大-1”上放飞“哈勃”太空望远镜
“加拿大-2”太空机械臂
“加拿大-2”太空臂运送一个科学研究舱(www.daowen.com)
宇航员在“加拿大-2”太空臂上修理国际空间站
目前，世界上最大的太空机械臂是国际空间站上的“加拿大-2”号。2001年4月19日，美国“奋进”号航天飞机将“加拿大-2”号送到国际空间站。“加拿大-2”号完全伸展时长17.6米、重1.8吨、直径35厘米、7个自由度和电动旋转接头，可移动重达116吨的重量，能够抓取航天飞机与空间站对接。它能在空间站桁架上自由移动，手臂的活动范围可以巡回整个国际空间站。
“加拿大-2”号有两套控制操纵杆：一个旋转控制器和一个伸缩控制器。“加拿大-2”号有两个控制和指挥系统。如果宇航员不出舱，国际空间站内一个计算机系统负责控制和指挥大臂；如果在舱外太空行走时，宇航员带上一台便携式计算机系统——笔记本电脑控制和指挥。
加拿大的“德克斯特”机械手
在国际空间站上，还有几个太空机械臂。2008年3月11日，加拿大的“德克斯特”搭乘“奋进”号航天飞机来到国际空间站。“德克斯特”，也被称为专用灵巧机械手，由麦克唐纳德·戴特威尔公司制造。它是一个长着5个爪子的机械手，属于国际空间站的移动服务系统的一部分，代替一些太空活动，否则需要太空行走。它很聪明，当宇航员睡觉，它就代替宇航员干活，如帮助货运飞船与空间站对接，精确无误。
位于荷兰的欧洲宇航防务集团研制了“欧洲机械臂-2”，安装在国际空间站上。日本建造的机器人手臂系统也在国际空间站欢迎本国货运飞船的到来。俄罗斯制造的“箭”号太空机械臂，号称“太空起重机”，在国际空间站执行移动服务任务。
“欧洲机械臂-2”将货运飞船对接到国际空间站上
太空臂，高科技的太空机器人。平时是科学家和起重工，战时就是太空武器。2010年6月15日，中国发射“实践-12”号试验卫星。“实践-12”号与早已在太空等待的“实践-6F”号卫星进行一系列的交会对接试验，验证空间编队、交会技术和地面测控能力。这是中国卫星的第一次太空对接。它为第2年“天宫-1”空间站与“神州-8”号飞船的交会对接进行演习。这次太空对接试验在卫星维护、太空检测、燃料加注等太空技术上前进了一大步，特别在共轨反卫星技术、军事航天领域具有重大意义，但没有太空臂。
太空机械臂末端有眼睛、嘴巴、吸盘和工具
中国有更大的太空试验计划。2013年7月20日，在太原卫星发射中心，中国3颗“科学试验”卫星——“实践-15”号、“试验-7”号和“创新-3”号搭乘“长征-4C”号运载火箭发射升空。
“实践-15”号是一颗观测太空碎片的试验卫星。“创新-3”号是一颗秘密卫星。“试验-7”号是一个太空机械臂，长10米，7个自由度，最大负载25吨，预计在轨运行10年以上。它将是未来中国“天宫”号的两个机械臂之一，担负起重吊装、抓捕卫星、释放卫星、维修空间站等任务。
太空对接，太空抓捕，算不了什么，要玩就玩个大的、玩个悬的。“试验-7”号太空机械臂即将升空。由于中国的3颗卫星总体积太大，总质量约3吨，不能用一般火箭发射。为了装载“试验-7”号太空机械臂卫星，只能使用整流罩更长更大的“长征-4C”火箭。它的整流罩直径3.8米，高度10.7米，内部空间大大增加。“试验-7”号太空机械臂卫星主要科学任务是：太空抓捕和机械臂验证。
“试验-7”号的太空机械臂
7月20日，中国一箭三星发射后，北美防空司令部立即将3颗卫星编入卫星星历，公开了轨道参数。中国的3颗卫星运行在近地点660千米，远地点670千米，轨道倾角98.059°的太阳同步轨道上。它们时高时低，变换莫测。
北京时间8月6日23时左右，中国进行了太空机械臂抓捕卫星试验：“试验-7”号卫星抓捕“创新-3”号卫星，“实践-15”号在一旁观测过程。太空机械臂卫星先抓着小卫星将其释放，然后追踪并择机抓回小卫星。那不就是卫星在演练捕获和破坏敌星的试验吗？
在未来的某一天，如果看到太空里有两个太空机械臂在掰手腕，请不要大惊小怪。太空机器人，太空机械臂，它们可能是太空的“120”，卫星的拯救者，延长卫星的服务时间；但也可能是太空的“110”，在太空追捕卫星，让敌星死得不明不白。
中国太空机械臂试验
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