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资讯频道1 项目背景介绍
中国科学院沈阳自动化研究所研制的科学手套箱是我国空间站13个科学实验设施之一，安装于问天实验舱。2022年7月24日，科学手套箱随我国“问天”实验舱发射升空，目前科学手套箱已经完成在轨全部的加电测试工作，产品一切正常，完全满足任务书各项要求。
2 项目目标与原则
科学手套箱作为多用途服务设施，可以支持广泛的研究主题，能够有效拓展空间开展科学实验的能力，成为空间站航天员（包括载荷专家）直接参与空间科学实验的重要装备。
3 项目实施与应用
中国科学院沈阳自动化研究所所科学手套箱研制团队从2014年开始，历时8年攻关，攻克了面向细胞操作的微米级精度机械臂系统、温湿光风气高度集成的环境控制系统等一系列高难度关键技术，完成了原理样机、结构工艺件、电性件、鉴定件和正样件5套产品的研制。据公开信息，我国空间站科学手套箱与国际空间站上手套箱相比，除了具有实验过程可观、可测、可控、可换等相同能力外，我国科学手套箱还具有独一无二的精密机械臂操作系统，填补了世界空白，处于世界领先地位。
科学手套箱的设计统筹了生命科学、生物技术、航天医学、材料科学等学科的需求，为科学家在太空开展科学实验提供一个270公升工作空间、四周为亚克力透明窗的封闭设施。手套箱有四个手套口，两个位于前窗上，两个分别位于左右侧窗，可以支持两名航天员同时操作实验或使用该设施，既保护航天员免受与实验材料和样品直接接触带来的潜在交叉污染，又避免手套箱内环境和空间站舱内环境直接互通带来的环境污染。手套箱前窗上还设有两个密封的双层门，可实现实验装置和样品在洁净环境下的快速更换。此外，手套箱内的温度、湿度、光照、风场等可实现“个性化”精确控制。
在科学手套箱内部，设计了一套精密机械臂系统，可供科学家们开展空间生命科学和生物技术前沿科学研究。这套系统包括一个操作精度高达0.2毫米的6自由度灵巧机械臂、一个操作精度高达5微米的3自由度微操作器、一个操作精度高达2微米的3自由度细胞夹持机构、一个操作精度高达2微米的3自由度载物台和一个高倍显微相机等。通过对上述设备的协同控制，可以满足细胞级精度的微操作，特别适用于细胞微操作实验，如细胞DNA或药物注入（微注射）、细胞组织切除（微切割）、细胞液提取（微提取）等。
科学手套箱精密机械臂系统具有三种工作模式：在轨自主运行模式由精密机械臂系统智能控制软件自主完成对目标的操作；在轨遥操作模式由航天员通过外接笔记本电脑配置的人机操作界面完成对目标的操作；天地遥科学模式由科学家团队在地面通过电脑配置的人机操作界面完成对目标的操作。
4 效益分析
科学手套箱的成功研制，有望推动我国在空间生命科学、空间生物技术、航天医学等领域产出一批世界一流的科学成果。中国空间站建造完成后，国内外科学家将可以利用科学手套箱等设施在轨开展广泛的科学实验和基础研究，包括空间生命科学和生物技术、空间材料科学、微重力流体和燃烧科学、微重力基础物理等，检验理论并突破知识界限。利用空间科学研究获得的结果，将可以改进地面产品的设计和制造工艺，提升产品质量，甚至发明新的产品，从而改善人类在地球上的生活质量。此外，航天员在太空中的科学活动还将产生显著的社会效益。
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