“航天器”太空碎片难题何解？薄膜离轨帆有望成解决之道

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中新社珠海11月12日电 (恽卫东 郭超凯)在第十四届中国航展上，一款形似“风筝”造型的产品吸引了不少观众驻足。这款名为“低成本通用接口商业卫星离轨装置”的产品(以下简称薄膜离轨帆)，有望成为处理太空碎片的解决之道。

太空碎片何去何从？

随着人类探索太空活动日趋频繁，空间碎片的形势已十分严峻。据统计，目前地球轨道上因人类航天活动产生的空间碎片总数量达上亿个，总质量高达数千吨，包括航天发射过程中的抛弃物、寿命末期的人造卫星以及空间物体之间的碰撞产生的碎块等。

为减缓空间碎片的增长，保证未来空间活动的可持续开展，发展和应用以薄膜离轨帆为代表的空间碎片减缓技术逐渐成为国际热点。

简单来说，薄膜离轨帆是一种配置在航天器上的可实现自主展开的薄膜结构；“风筝”造型是其展开状态，收拢后的状态仅为展开状态的1/200，大概只有手掌般大小。

在随航天器发射入轨时，薄膜离轨帆呈收拢状态，等到航天器“寿终正寝”，帆面解锁指令启动，薄膜帆面展开，轻薄的帆面增加了航天器的迎风面积，航天器就像配了一把“降落伞”，逐渐减缓在轨道上的运行速度，并脱离轨道坠入大气层。

以一颗700公里高度15公斤级卫星为例，若无离轨措施，卫星寿命结束后还将占据轨道时间长达120年；如配置展开面积为2平方米的薄膜离轨帆，可将在轨时间缩短至10年以内。值得一提的是，利用薄膜离轨帆实施离轨，无需消耗燃料，即使是在航天器发生故障失控的情况下，仅需少量电流即可实现薄膜帆展开，可有效解决失控航天器的离轨需求。

薄膜离轨帆让航天器优雅落幕

作为当今国际航天领域的前沿技术之一，薄膜离轨帆产品是中国航天科技集团八院805所空间结构与机构技术实验室实现由预研成果向工程应用转化的成功实践。

记者了解到，围绕该项技术的研究，805所已进行了十余年的相关技术储备，目前已研制出系列化、标配化的薄膜离轨帆产品，可涵盖几公斤微纳航天器直至数吨级大型航天器的离轨需求。

2019年9月，中国首套微纳卫星标配式离轨帆——“金牛座”离轨帆在轨成功展开，当时的离轨帆展开面积仅2.25平方米，但取得了显著的离轨效果。随后，805所又为“齐鲁四号”“佛山一号”“天枢一号”“金紫荆二号”等多颗商业卫星配套了离轨帆，成功实现了薄膜离轨帆产品的应用推广。今年发射入轨的运载火箭载荷舱离轨帆，则进一步实现了展开面积增加10余倍的技术跨越，填补了国内中大型航天器及运载火箭入轨舱段增阻离轨能力的空白。

由于薄膜离轨帆帆面展收比高，展开过程中变形量大，这给研制工作带来了极大难度。为实现更大的展开面积，离轨帆采用的薄膜材料极为纤薄，厚度不足头发丝直径的十分之一，通过精确折叠设计和高密度压紧，帆面能够收纳成极小体积，借助先进的弹性展开机构，完全展开状态下帆面面积可达几十至上百平方米。

目前，805所已成功研制出多款轻量化、高展收比薄膜离轨帆产品，可加装至各类成熟的航天器而不占用平台自身包络，让航天器完美登场、优雅落幕，助力中国在空间碎片减缓领域积极作为、彰显航天大国责任担当。(完)

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