美国空军中将科斯特曾经对媒体说过，“在太空领域，中国只花了10年的时间，就实现了美国花费50年才达成的成就。美国现在虽然还处在领先地位，但是这种优势正在逐渐丧失。”
今天成功发射升空的问天实验舱，就是对这句话最好的诠释。在短短一年时间里，在航天机械臂领域，我们就已经实现了对国际空间站的追赶，甚至是超越。
机械臂，顾名思义，就是模拟人类手臂的机械装置，一般采用模仿人类手臂的仿生学结构，拥有多个能够自由旋转的关节。
比如说此次问天实验舱上搭载的七自由度机械臂，就是由三个关节构成肩部，一个关节构成肘部，三个关节构成腕部。
在中央处理器的协调之下，这七个关节相互配合，能够让机械臂拥有接近人类手臂的灵活度，可以在前后左右的任何角度和部位抓取物体。
除了这个七自由度的机械臂，问天实验舱上，还搭载了一个专门用于转位对接的机械臂，可以拖着几十吨重的空间站舱体，在太空中旋转移动。
这就是机械臂另一个厉害的地方——拥有强大的承载能力。以天和核心舱机械臂为例，这个自重不过0.74吨的机械臂，却能轻松移动25吨重的物品，相当于一个60kg的人类，举起2吨重的物体。
尽管我们的机械臂已经称得上是“大力士”了，但是，比起国际空间站上的“加拿大2臂”，还是差了许多。“加拿大2臂”在自重1.8吨的情况下，可以承载116吨重的物体。天和核心舱发射上天的时候，有的人甚至说，我们在航天机械臂领域比西方落后了40年。
最重要的原因，就是西方国家在机械臂领域，起步比我们早得多。
最早的机械臂，诞生于工业生产领域，1956年，世界上第一个工业机械臂，在美国通用汽车的新泽西工厂中诞生。
之后，因为能够代替人工，进行一些抓握、搬运、焊接等重体力、危险工作，机械臂随着欧美的汽车工业不断发展。
1970年代，加拿大一家名为DSMAAtcon的公司，制造出一个可以向核电站反应堆注入燃料的机械臂。
这个机械臂成功引起了NASA的注意，NASA的想法是：同样是高辐射、高危险的环境，这个机械臂能不能应用到太空环境中呢？
于是，1975年，NASA就和加拿大国家研究理事会，签署了一个协议。NASA将雇佣加拿大公司，研制并建造一个，能够在太空中使用的遥控机械臂。
1981年，加拿大向NASA交付了世界上第一个航天机械臂，这个机械臂被安装在哥伦比亚号航天飞机上，只能承载约330千克的物体。
在之后的十几年里，加拿大先后向NASA交付了五个机械臂。经过不断地改进，后续的机械臂越发成熟，不仅实现了6自由度的移动能力，承载能力也达到了3吨以上。
这些机械臂伴随着美国的航天飞机，完成了整整90次任务，为国际空间站的建设提供了巨大的帮助。比如说，有了机械臂之后，航天员们就可以在航天飞机中，遥控机械臂完成搬运、安装等建造任务，不必进行危险且低效率的太空行走。
尝到了甜头的NASA，决定在国际空间站上部署一个更加强大，更加先进的机械臂。
2001年4月，改进型的加拿大2臂，被安装到建造中的国际空间站上。加拿大2臂不仅实现了更高的7自由度灵活度，而且承载能力也得到了巨幅增强，达到了116吨。
并且，加拿大2臂还开创性地实现了太空行走能力，能够在国际空间站外部爬行，还能依靠空间站桁架上的滑轨滑动。
而我们直到2021年天和核心舱发射，才第一次真正实现了航天机械臂的应用，比西方晚了整整40年。
有人说，说了这么多，我们的机械臂不还是落后于国际空间站吗？我们什么时候才能追赶上呢？
其实，仅仅一年的时间，我们问天实验舱上的机械臂，就已经对国际空间站实现了部分追赶，甚至是超越。
问天实验舱上搭载的，除了转位对接机械臂外，还有一个长5米，负载只有3吨的七自由度小机械臂。这个机械臂最大的特点是，操作精度很高，可以帮助航天员完成一些精细的舱外实验。
与之对应的，是国际空间站上日本希望号舱段外的“日本机械臂”。
但是，日本机械臂是固定死在希望号舱段上的，完全不能移动，只能为希望号舱段提供服务。
而我们问天实验舱上的小机械臂，是可以移动的，可以在空间站表面爬行。甚至还可以与天和核心舱上的大机械臂组合，形成一个15米长的超长机械臂。
这样一来，这个小机械臂不仅可以为问天实验舱服务，还可以为未来梦天实验舱上，更大的舱外暴露平台服务。
从这里也可以看出，因为我们的空间站是独立自主建造的，在通用性和统一性上，远超国际空间站。
举个例子：在问天实验舱实现交会对接之后，我们就将拥有3个机械臂。
但2001年，国际空间站直到2021年7月份，才安装上第三个机械臂——“欧洲机械臂”。要知道，国际空间站的第一个机械臂——“加拿大2臂”，2001年就装上去了，按照原本的计划，2021年国际空间站甚至都退役了。
而造成这种情况的原因，就是“欧洲机械臂”原定安装在俄罗斯的“科学号”舱段，但“科学号”舱段“一鸽再鸽”，发射时间不断推迟，直到去年7月份才发射上天。
更悲剧的是，按照安排，“欧洲机械臂”被安装在俄罗斯舱段上，为空间站的俄罗斯部分提供服务。
但是，在今年7月份，欧洲终止了在火星探测计划上，与俄罗斯的合作。
作为回应，俄罗斯航天局宣布，俄罗斯航天员将不再使用俄罗斯舱段外的欧洲机械臂。
这就意味着，刚安装上不到一年的欧洲机械臂，就陷入了停用状态。国际空间站上实际使用的机械臂只剩下两个，有移动能力，能对整个空间站进行维护的，只剩下已经使用20多年的“加拿大2臂”了。
并且，我们其实也不需要“加拿大2臂”这么大的机械臂。
国际空间站的“加拿大2臂”之所以拥有116吨的承载能力，是因为它需要抓取并移动超过100吨重的航天飞机，这是它必须要达到的硬性指标。
而现在，航天飞机早已被淘汰，空间站运输都是通过火箭发射来实现，我们的机械臂只需要承载空间站舱段的重量就行。以问天实验舱为例，这个重量不过23吨，为此建造一个“加拿大2臂”等级的机械臂，是一种极大的浪费。
“加拿大2臂”比我们的机械臂要重一吨多，以每千克2万美元的发射成本计算，要多花约2000万美元。从这一点上看，我们的机械臂做得小，甚至可以说是一种优势。
效率翻倍的太阳翼除了先进的机械臂，问天实验舱上还搭载了一对巨大的太阳翼。这对太阳翼，单片的面积，就超过了134平方，比天和核心舱上的两片太阳翼还大。
这对太阳翼采用了最先进的柔性三结砷化镓太阳电池片，光电转化效率高达30%，这比国际空间站上使用的太阳能电池板，效率高出大约一倍。
国际空间站的太阳能电池板效率只有不到15%，所以不得不使用一个非常巨大的桁架，专门用于安装同样巨大的太阳能电池板。
这样一来，近地轨道空气造成的阻力大增，使得国际空间站的高度每年都在下降。为了保持足够的高度，国际空间站平均每年，都要使用7吨左右的燃料，多的时候甚至会超过10吨。
而这些燃料需要用货运飞船从地球上千辛万苦地运上来，每公斤的成本，高达2万美元。一年光是燃料补给，就需要花掉至少1.4亿美元。
除此之外，问天实验舱还应用了现今最先进的结构设计，来保证空间站太阳翼的超高效率。这些设计主要包括两点，
第一点是，核心舱段处于同一平面的T型布局。这样的布局，让各个舱段搭载的太阳翼不会相互遮挡，影响发电效率，远远超过了其他空间站。
比如说，前苏联的和平号空间站，就因为采用了不合理的布局，各个舱段不在一个平面上，损失了40%的发电能力。
再比如说，国际空间站使用了巨大的桁架结构，试图规避这一问题。但结果同样不理想，桁架巨大的太阳翼，会遮挡住停靠的航天飞船的太阳翼。并且，桁架巨大的散热片还对曙光号舱段的太阳翼造成了干扰。
第二点是，在问天实验舱，以及后续梦天实验舱的末端，采用了短桁架的设计。
这一设计，让天宫空间站上两组最大的太阳翼，分别位于空间站的两端，相隔40多米，最大程度地降低了相互之间的干扰。
并且，相比于国际空间站占比近一半的巨大桁架，天宫空间的短桁架结构更加灵活。可以通过旋转调整太阳光的照射角度，提高受晒面积，从而获得了更高的发电效率。
显而易见的，国际空间站已经走到了寿命的终点，甚至随时都可能因为国际政治因素而退役。而我们的空间站还在不断发展，在“问天”之后，还有“梦天”，还有未来的巡天望远镜。
我们的国际空间站还将运行十年二十年，还有无限的可能，甚至未来引进加拿大的技术，制造我们的“加拿大3臂”也是有可能的。所以现在的落后、追赶、超越也只是暂时的，我们的征途应该是星辰大海。
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