當神舟十四號航天員乘組圓滿完成首次出艙任務，關上艙門、安全“返家”的那一刻，負責此次任務保障的艙外電動工具設計師瞬間放松了下來，心中還有些自豪。他所在的航天科技集團五院總裝與環境工程部艙外維修工具研制團隊，全程參與了航天員出艙天地一體技術支持工作。直播畫面中助力航天員艙外維修的工具，就是由這支團隊研制完成的。

三年多時間，研制團隊完成了中國空間站核心艙、問天實驗艙36類238件艙外維修工具的自主研制，累計上行總重量達509千克。科技創新沒有捷徑，他們從零起步，實現了我國在軌艙外維修工具從無到有的突破。伴隨著空間站結構的逐漸完整，他們堅持深耕在軌維修技術、持續打造太空出艙精品，助力艙外維修工具“家族”不斷壯大。

源于生活，精于生活

2021年7月4日，神舟十二號航天員執行首次出艙活動，隨著最后一顆安裝螺釘的擰緊，全景相機抬升支架安裝完成――這是空間站艙外電動工具的首次亮相。2022年9月1日，作為此次空間站維修任務的“骨干選手”，艙外電動工具再次不辱使命，配合航天員完成了出艙設備拆裝工作。

由于發射時火箭對航天器的包絡限制，相機抬升支架等艙外結構不能直接展開到位，需要后續由航天員出艙進行調整與維護。艙外維修工具就像航天員的“機械伙伴”，直接影響出艙任務能否順利進行。研制團隊結合航天員以往的使用體驗反饋，包含艙外電動工具在內的“機械伙伴”經過多次迭代設計，正朝著更可靠、更好用、更多功能的方向升級。

相比于空間站本身帶給人們的科幻感和視覺沖擊力，在出艙工作的直播畫面里，艙外維修工具顯得更貼近生活。“艙外電動工具這把太空版‘電動螺絲刀’，與我們在市面上隨處可見的手電鉆究竟有什么不同？”有人曾這樣問。

對于此類疑問，設計師表示理解：“接到任務的第一時間，由于可參考的經驗太少，我們也有人曾閃過這樣的念頭，設計起來才發現有多難。”在失重狀態下，航天員出艙時僅能靠扶手和腳部限位器調整姿態，工具和人的受力情況都與與地面使用手電鉆相去甚遠；由于航天員身著厚重的出艙服，且只能單手操作艙外電動工具，設計師需要對每一個抓握、按壓、旋擰操作進行反復研究以保證任務順暢推進；出艙任務處于艙外復雜的真空和高低溫交變環境中，艙外電動工具集電路、電機、電源、熱控、機構等組件于一體，必須保證所有組件在如此嚴苛的環境條件下正常且穩定工作；執行任務全程要保證所有零件不會“逃走”成為太空垃圾，避免給空間站長期在軌穩定運行埋下安全隱患……研制團隊連續幾周，目不轉睛地復核航天員在軌仿真位姿變化的每一幅場景，精準定位艙外電動工具在軌應用的20余種在軌溫度變化工況，最終圓滿完成艙外電動工具的設計工作。

假設自己就是航天員

如何設計出一套好工具？對于這個問題，研制團隊成員心里有一個共同的答案：假設執行出艙任務的是自己。

“以這種心情去工作，追求產品的完美就是自然而然的事情。”對于每件工具，設計師們都會進行至少三輪演練：第一輪，從航天員操作角度出發，在腦內從頭到尾推演執行任務全過程，并結合出艙工作場景不斷完善設計方案；第二輪，在設計圖紙的基礎上，用計算機建立仿真模型并驗證設計功能；第三輪，在工效學評價中與航天員面對面溝通，爭取把所有細節做到盡善盡美。

問天實驗艙在軌組裝完成后，航天員將從問天氣閘艙出艙，設計師們根據新布局，對存放工具的工具箱進行了適應性的改動。可是當航天員在進行模擬失重驗證時，他們發現，雖然工具箱功能上可滿足指標，但航天員需要身體完全探出氣閘艙，才能將便攜式腳限位器和艙外操作臺取下或裝好，“工具取放是航天員出艙任務的第一步，不能讓他在這兒就開始覺得沒底。”面對緊張的研制進度，設計師們與總體單位密切配合，仔細詢問航天員的感受，數次升級方案，結合仿真模擬技術，最終確保航天員在半出艙的狀態下就能夠完成取放，有效提升了操作便捷性和安全性。此外，設計師還對艙外操作臺的材質進行了更改，使得其質心降低、轉動慣量有效減小；對安裝端頭進行了形狀優化，便于航天員更順暢地把艙外操作臺插入工具箱的安裝座內……圍繞取放工具這個“小環節”，設計師就討論、修改了數十次，只因“還能更好”。最終看著航天員快速、順暢的操作，大家才放下心來。

年輕的團隊迸發不竭力量

艙外維修工具研制團隊成員的平均年齡只有32歲。從接下這張“軍令狀”開始，從未有人打“退堂鼓”，他們早就下定決心，要以戰斗者的姿態迎接挑戰。

研制周期異常緊迫，且研制經驗幾乎為零，在如此艱巨的任務下，團隊成員們深感任重道遠。人都是“磨”出來的，這項光榮的任務“逼”著每個人快速成長為設計、試驗、加工的“多面手”。任務初期，設計師僅憑文獻中不甚詳盡的思路難以產出優質方案，研制工作一度陷入瓶頸，經過多方面調研與探索，頭腦活、點子多的他們另辟蹊徑，把目光從維修工具本身轉移到空間站總裝工作中：技能工人們既然能在地面把空間站建設好，那他們對空間站“在軌建設”工作內容是否也有較深的理解呢？他們多次深入生產一線與技能工人交流，來完善自身在產品設計和工程應用中的知識體系，仔細分析每一個使用工況、精確模擬每一個運動軌跡、深入探討每一個故障模式，果然收獲滿滿。

在這個團隊，必須有“事業高于一切”的精神，才能堅持走下去。沒有瞻前顧后，沒有躑躅畏難，他們懷揣信念從零起步，一步一個腳印堅定走向勝利終點。團隊先后攻克工具功能、環境適應性等方面的多項技術難點，承研過程***完成產品初、正樣文件編制626份，圖紙2565份。每一種工具不僅經過了高低溫試驗、力學試驗等嚴苛考驗，還被送到航天員手中進行充分模擬驗證，研制團隊交出的這份答卷得到了總體單位及航天員系統的高度認可。

集體的力量擦出智慧火花，年輕的頭腦迸發不竭靈感，無畏的精神凝聚攻堅合力。如今，研制團隊依然在追求卓越的道路上奮勇前行。為適應出艙口的調整，他們傾心設計的幾件全新“機械伴侶”已搭乘問天實驗艙奔赴太空，將隨著后續出艙任務逐一亮相。對于后續空間站在軌運行中可能產生的新需求，他們也有信心承擔好相應工具研制任務，弘揚擔當、協作、創新的精神，為空間站建設維護和在軌科學研究貢獻力量。