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李懿德 惲衛(wèi)東 鄭琦 科技日報(bào)記者 付毅飛
記者7月4日從中國航天科技集團(tuán)八院獲悉，由該院805所自主研制、配置于長征二號(hào)丁遙六十四運(yùn)載火箭載荷艙上的離軌系統(tǒng)，于6月26日在軌順利展開離軌帆裝置。這是目前國內(nèi)面積最大的離軌帆產(chǎn)品，也是國際上首次將離軌帆應(yīng)用于運(yùn)載火箭艙段，旨在減緩空間碎片增長。
據(jù)悉，該火箭配置的離軌帆完全展開狀態(tài)下面積達(dá)25平方米，帆面材料厚度不足頭發(fā)絲直徑的十分之一。通過精確地折疊設(shè)計(jì)和高密度壓緊，帆面能夠收納到極小的體積。這樣的輕量化和高展收比，能讓離軌帆加裝至各類成熟的航天器而不占用平臺(tái)自身包絡(luò)。長征二號(hào)丁遙六十四運(yùn)載火箭于6月23日成功發(fā)射，隨著此次離軌帆成功展開，重量約300公斤的火箭載荷艙將在2年內(nèi)再入大氣層，讓出寶貴的軌道資源。
據(jù)介紹，離軌帆是一種配置在衛(wèi)星或航天器上，可在太空中實(shí)現(xiàn)自主展開的薄膜結(jié)構(gòu)。在隨衛(wèi)星發(fā)射入軌時(shí)，離軌帆呈收攏狀態(tài)，等衛(wèi)星壽命結(jié)束后，帆面解鎖指令啟動(dòng)，薄膜帆面展開，像一個(gè)“大風(fēng)箏”，利用低軌環(huán)境稀薄大氣形成的氣動(dòng)阻力，讓衛(wèi)星慢慢減速，并逐漸脫離原軌道。
以一顆700公里高度15公斤級(jí)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)軌道長達(dá)120年甚至更久；如配置展開面積為2平方米的離軌帆，可將在軌時(shí)間縮短至10年以內(nèi)。
值得一提的是，利用離軌帆實(shí)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(shí)現(xiàn)薄膜帆展開，有效解決失控航天器的離軌需求。
據(jù)了解， 隨著長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭一箭多星串聯(lián)構(gòu)型的成熟應(yīng)用，火箭載荷艙會(huì)在分離入軌后長期停留在軌道上，成為游蕩在太空中的空間碎片，這引起了火箭總體設(shè)計(jì)師的 高度重視。為此，型號(hào)總體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“末子級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)+大面積離軌帆”的運(yùn)載火箭載荷艙加速離軌和長期狀態(tài)監(jiān)視總體方案。
一直以來，八院致力于空間碎片減緩技術(shù)的創(chuàng)新研究，先后對長征四號(hào)乙/丙、長征二號(hào)丁等火箭型號(hào)的末子級(jí)開展了主動(dòng)離軌設(shè)計(jì)并獲得成功驗(yàn)證。2021年2月，八院主導(dǎo)制定的首個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO20893《航天系統(tǒng)——運(yùn)載火箭軌道級(jí)空間碎片減緩詳細(xì)要求》正式發(fā)布。