為減緩空間碎片的增長，保證未來空間活動的可持續(xù)開展，發(fā)展和應(yīng)用以薄膜離軌帆為代表的空間碎片減緩技術(shù)逐漸成為國際熱點。

簡單來說，薄膜離軌帆是一種配置在航天器上的可實現(xiàn)自主展開的薄膜結(jié)構(gòu)；“風箏”造型是其展開狀態(tài)，收攏后的狀態(tài)僅為展開狀態(tài)的1/200，大概只有手掌般大小。

在隨航天器發(fā)射入軌時，薄膜離軌帆呈收攏狀態(tài)，等到航天器“壽終正寢”，帆面解鎖指令啟動，薄膜帆面展開，輕薄的帆面增加了航天器的迎風面積，航天器就像配了一把“降落傘”，逐漸減緩在軌道上的運行速度，并脫離軌道墜入大氣層。

以一顆700公里高度15公斤級衛(wèi)星為例，若無離軌措施，衛(wèi)星壽命結(jié)束后還將占據(jù)軌道時間長達120年；如配置展開面積為2平方米的薄膜離軌帆，可將在軌時間縮短至10年以內(nèi)。值得一提的是，利用薄膜離軌帆實施離軌，無需消耗燃料，即使是在航天器發(fā)生故障失控的情況下，僅需少量電流即可實現(xiàn)薄膜帆展開，可有效解決失控航天器的離軌需求。

薄膜離軌帆讓航天器優(yōu)雅落幕

作為當今國際航天領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，薄膜離軌帆產(chǎn)品是中國航天科技集團八院805所空間結(jié)構(gòu)與機構(gòu)技術(shù)實驗室實現(xiàn)由預(yù)研成果向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化的成功實踐。

記者了解到，圍繞該項技術(shù)的研究，805所已進行了十余年的相關(guān)技術(shù)儲備，目前已研制出系列化、標配化的薄膜離軌帆產(chǎn)品，可涵蓋幾公斤微納航天器直至數(shù)噸級大型航天器的離軌需求。

2019年9月，中國首套微納衛(wèi)星標配式離軌帆——“金牛座”離軌帆在軌成功展開，當時的離軌帆展開面積僅2.25平方米，但取得了顯著的離軌效果。隨后，805所又為“齊魯四號”“佛山一號”“天樞一號”“金紫荊二號”等多顆商業(yè)衛(wèi)星配套了離軌帆，成功實現(xiàn)了薄膜離軌帆產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。今年發(fā)射入軌的運載火箭載荷艙離軌帆，則進一步實現(xiàn)了展開面積增加10余倍的技術(shù)跨越，填補了國內(nèi)中大型航天器及運載火箭入軌艙段增阻離軌能力的空白。

由于薄膜離軌帆帆面展收比高，展開過程中變形量大，這給研制工作帶來了極大難度。為實現(xiàn)更大的展開面積，離軌帆采用的薄膜材料極為纖薄，厚度不足頭發(fā)絲直徑的十分之一，通過精確折疊設(shè)計和高密度壓緊，帆面能夠收納成極小體積，借助先進的彈性展開機構(gòu)，完全展開狀態(tài)下帆面面積可達幾十至上百平方米。

目前，805所已成功研制出多款輕量化、高展收比薄膜離軌帆產(chǎn)品，可加裝至各類成熟的航天器而不占用平臺自身包絡(luò)，讓航天器完美登場、優(yōu)雅落幕，助力中國在空間碎片減緩領(lǐng)域積極作為、彰顯航天大國責任擔當。(完)