太空碎片難題何解？薄膜離軌帆有望成解決之道

　中新社珠海11月12日電 (惲衛(wèi)東 郭超凱)在第十四屆中國航展上，一款形似“風箏”造型的產品吸引了不少觀眾駐足。這款名為“低成本通用接口商業(yè)衛(wèi)星離軌裝置”的產品(以下簡稱薄膜離軌帆)，有望成為處理太空碎片的解決之道。

　　太空碎片何去何從？

　　隨著人類探索太空活動日趨頻繁，空間碎片的形勢已十分嚴峻。據統(tǒng)計，目前地球軌道上因人類航天活動產生的空間碎片總數量達上億個，總質量高達數千噸，包括航天發(fā)射過程中的拋棄物、壽命末期的人造衛(wèi)星以及空間物體之間的碰撞產生的碎塊等。

　　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)展和應用以薄膜離軌帆為代表的空間碎片減緩技術逐漸成為國際熱點。

　　簡單來說，薄膜離軌帆是一種配置在航天器上的可實現自主展開的薄膜結構；“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)星壽命結束后還將占據軌道時間長達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。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域的前沿技術之一，薄膜離軌帆產品是中國航天科技集團八院805所空間結構與機構技術實驗室實現由預研成果向工程應用轉化的成功實踐。

　　記者了解到，圍繞該項技術的研究，805所已進行了十余年的相關技術儲備，目前已研制出系列化、標配化的薄膜離軌帆產品，可涵蓋幾公斤微納航天器直至數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，成功實現了薄膜離軌帆產品的應用推廣。今年發(fā)射入軌的運載火箭載荷艙離軌帆，則進一步實現了展開面積增加10余倍的技術跨越，填補了國內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，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品，可加裝至各類成熟的航天器而不占用平臺自身包絡，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域積極作為、彰顯航天大國責任擔當。(完)