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综述

1984年2月11日，在美国的挑战者号航天飞机上演出了足以载入史册的一幕。当时，宇航员布鲁斯·麦卡恩穿着特制的太空服，跃出飞船的货舱，向着一颗失控的卫星——亚洲一号——飞去。

这颗卫星是我国在1976年发射的第一颗通信卫星。这次麦卡恩的目标就是实现用双手捕获卫星，而结果也十分圆满。

这是人类历史上第一次在太空中实现了这样的动作，也是中美在太空领域的一次重要交流。那么，麦卡恩是如何完成这项壮举的呢？

他所依赖的是一种被称为MMU的神奇喷气装置。这种喷气装置的原理是什么？它具有哪些优势？我国在这一领域的进展又如何呢？今天我们就来一起了解一下。

美国的喷气神器MMU

MMU即载人机动系统（Manned Maneuvering Unit），是一种可以让宇航员在太空中自由飞行的装置，类似于一个背包，可以固定在宇航服上。

它的重量约为140公斤，可提供约6小时的飞行时间，并可达到每小时90公里的最大速度。

MMU的动力源来自于24个小型的喷气推进器，它们分布在背包的前后两侧，可以在三个方向上进行旋转、平移和加速。

宇航员可以通过手柄或脚踏板来控制喷气推进器的开关和方向，从而实现在太空中的自主机动。此外，MMU还配备了一些仪器，如导航系统、通信系统、灯光等，以保障宇航员的安全。

在20世纪80年代，美国开发出了这项先进的太空技术。其目的是使宇航员能够在太空中独立完成复杂的任务，而无需过度依赖航天飞机或太空站的支持。MMU在太空任务中的几个典型应用场景如下：

徒手抓卫星：这是MMU在实战中发挥效果最著名的一次，麦卡恩和罗伯特·斯图尔特在，分别使用MMU成功地徒手抓住了两颗失控的卫星。

除了前文所提的我国卫星，还有一颗美国的西部一号。他们将这两颗卫星成功地带回了航天飞机的货舱，为中美的太空计划做出了重大贡献。

太空救援：这是MMU的另一个重要应用场景。1984年11月，美国宇航员乔·艾伦和戴尔·加德纳在挑战者号航天飞机的第二次太空行走中，使用MMU救援了一台被遗弃的太空望远镜，名为太阳最大角度望远镜，是美国于1978年发射的一颗科学卫星。

由于其太阳能电池板出现故障，已经不能继续在原有轨道上正常运行了，如果不及时救援，它将很快坠落回地球上。

艾伦和加德纳使用MMU飞到了太空望远镜附近，将其拖曳到了航天飞机的货舱中，为美国的太空科学研究保住了一项宝贵资产。

太空维修：1985年4月，美国宇航员杰弗里·霍夫曼和大卫·格里格斯在挑战者号航天飞机的第三次太空行走中，使用MMU维修了一颗受损的卫星，名为太空实验室2号。

由于其磁力计出现故障，导致收集到的科学数据质量大幅下降，如果不及时维修，它将失去作为科研卫星的价值。霍夫曼和格里格斯使用MMU飞到了这颗卫星边上，手动拆下并更换了一个新的磁力计，这才让美国的研究可以继续进行。

这些应用展示了MMU作为一种非常灵活的太空装置，使得宇航员能够完成以前难以想象的任务，为人类探索太空打开了新领域的大门。

然而，MMU也不是完美的，首先它的制造成本极为高昂，而且每次使用都要消耗很多燃料。想要熟练地操作喷射背包也需要经过严格的训练，否则在太空中撞破了宇航服或是飞出了返程范围人就没了。

因此，自1985年以后，NASA停止了MMU的使用。取而代之的是一种更安全和更经济的太空装置，名为航天飞机遥控机械臂。

这是一种可以从航天飞机驾驶舱内控制的机械臂，能够像驾驶员手臂的延伸般执行太空任务。此外，它还可以作为宇航员的支撑平台，使得他们能够在太空中执行一些非人力不能及的精细任务。

我国的载人机动系统

我国在载人机动系统领域的研究始于20世纪90年代，是为了支持我国的载人航天计划，特别是天宫空间站的建设和运营而发起的。

这项工作主要由我国科学院空间科学与应用研究中心和我国航天科技集团有限公司联合负责。虽然我国已经取得了一些成果，但与老美相比的确还有很多进步空间。

我国目前正在研制的载人机动系统主要有两种类型：

背负式机动装置：这种装置类似于MMU，能够让宇航员在太空中自由飞行和操作。它重约100公斤，提供约4小时的飞行时间，最大速度可达每小时60公里。

其动力来自于16个小型的喷气推进器，分布在背包的前后两侧，可在三个方向上进行旋转、平移和加速。

宇航员可通过手柄或脚踏板控制喷气推进器，实现自主机动。此外，它配备了电池、导航系统、通信系统等设备，以确保宇航员的安全。

虽然这种机动装置具备结构简单、重量轻、操作灵活等优点，但其技术水平尚不够成熟，仍需进一步实地检验，同时可靠性也有待提高。预计在2025年左右，我国将在天宫空间站上进行首次太空行走和机动试验。

机械臂系统：这种系统类似于航天飞机遥控机械臂，长度约15米，提供约10小时的工作时间，最大负载可达每小时1000公斤。

其动力来自太空站电力系统，可在六个方向上进行旋转、伸缩和弯曲。宇航员可通过太空站控制台或手持遥控器操作机械臂。

其上配备了摄像机、传感器、抓手等设备，以确保能完成各种任务。这种系统已在2019年的天宫二号空间站上成功使用，并预计在2024年左右在天宫空间站上使用更先进的机械臂系统。

结语

我们的科学家和工程师们正在不懈地努力，致力于将我国的载人机动系统推向一个新的高度。预计未来，我国将在太空探索的道路上迈出更加坚实的步伐，为世界展示出我国航天的崭新风采。

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