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碎片小衛-该星主载荷是中国首个标配式卫星离轨帆装置

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隨着人類航天發射活動的頻繁,如何不讓失效衛星成為「太空垃圾」,成為各國研究的重點。9月12日,長征四號乙運載火箭在太原衛星發射中心點火升空,成功實施一箭三星發射。其中一顆搭載星為金牛座納星,該星主載荷是中國首個標配式衛星離軌帆裝置,採用了先進的微米級薄膜摺疊收攏技術,此次升空旨在驗證薄膜帆高效收攏和在軌展開技術,並實測離軌效果,將試驗衛星如何進行太空垃圾分類。該技術成本低、成熟度高,被認為最有希望進行產業化應用。

標配化設計 適各類小衛星據悉,裝置採用的2.5平方米的薄膜帆可以收攏成一個高爾夫球大小的模塊,布置在小衛星發射筒內空隙部位。其主要功能就是避免廢棄航天器成為太空垃圾。

在發射過程中,離軌帆裝置隨衛星一同入軌,在衛星壽命結束後啟動帆面解鎖指令,展開大面積薄膜帆面,利用增大的氣動阻力,對衛星進行減速降軌,加速衛星軌道衰減,從而進入稠密大氣層燒毀,達到太空垃圾清除目的。

設計師介紹,目前星座計劃層出不窮,未來在近地軌道會發射越來越多的小衛星,25平方米的薄膜帆可以滿足絕大部分低軌小衛星的快速離軌需求。並且,對於一些軌道更低、質量更小的衛星,該裝置可以進一步小型化以降低成本。此外,設計團隊正在針對不同軌道高度、不同質量衛星的離軌需求,開發標準型的系列化產品,成本有望進一步降低。

中國在2016年就通過長征7號攜帶的「遨龍一號空間碎片主動清理飛行器」探索過太空垃圾清除相關技術。本次發射的金牛座納星由航天科技集團八院805所所屬上海埃依斯航天科技有限公司研製,其離軌帆裝置是中國首個標配式衛星離軌帆裝置。

薄膜帆作為一種輕質大面積薄膜結構,在相同的離軌效率下,其成本優勢明顯。相比於配置推力器等主動離軌裝置,薄膜帆以不到航天器研製成本5%的代價,提供了有效的離軌手段。

圖:9月12日11點26分,長征四號乙運載火箭在太原衛星發射中心成功實施一箭三星發射 網絡圖片

805所設計師介紹,該裝置採用了先進的微米級薄膜摺疊收攏技術,展收比達到了國際一流水平,不佔用小衛星的自身包絡,可加裝至各類成熟的小衛星平台,實現了真正的標配化設計理念。

太空垃圾主要包括失效衛星、報廢的火箭助推器;航天員作業時留下的航天服、工具鏟、老虎鉗、牙刷;航天器表面脫落的材料、碎片等等。如果太空垃圾再不管理,將會存在和新衛星相撞的風險。荷里活大片《地心引力》就描繪過太空垃圾過多造成的災難。

低成本高水準 有望產業化當前,國際開展了多種旨在減緩空間碎片的研究,包括薄膜帆、電動力繩索、激光和太陽能等空間碎片清除技術。設計師介紹,在各類技術中,薄膜離軌帆技術成本低、成熟度高,可以在不同軌道和規格的各類航天器中適用,最有希望產業化應用。

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