空间增阻薄膜结构研究进展及关键技术
发布时间：2021-10-11 13:23
概述空间碎片的严峻形势和碎片减缓领域未来趋势,梳理国内外小卫星星座计划,介绍卫星离轨规范问题最新进展;提出空间增阻薄膜结构技术因成本低、技术成熟度高,对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性,最易于推广应用于空间碎片减缓;对空间增阻薄膜结构技术国内外发展现状进行梳理,并提出空间增阻薄膜结构主要关键技术,对增阻薄膜结构构型设计技术、长寿命材料技术、折叠展开技术和低成本设计技术等进行分析。分析表明,未来星座计划迅速发展将进一步加剧空间碎片严峻形势;现有的碎片减缓规则不能满足要求,新的规则将很快推出,对增阻离轨薄膜结构技术提出了迫切需求;目前空间增阻薄膜结构的主要关键技术都取得了突破,并已完成搭载验证,具备用于卫星离轨的条件。
【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
近5年全球成功入轨小卫星数量
NanoSail-D任务目的是测试并演示验证大型、低质量、大面积的薄膜帆的离轨能力[6]，如图2所示。这种离轨能力可用于携带结束任务的卫星和空间碎片重返大气层并完全燃烧。NanoSail-D是一个基于立方星平台的正方形薄膜帆面，帆面面积10 m2，采用单面镀铝聚酰亚胺薄膜材料制备，支撑杆采用弹性碳纤维薄壁杆，截面呈人字形，卷绕收拢，依靠应变能释放带动帆面展开，结构简单轻便[7]。飞行验证系统采用被动姿态稳定，利用永磁铁定向在磁力线方向上，然后依靠大气阻力将薄膜帆飞行器被动稳定在最大拖拽力姿态上[8]。2010年11月19日，NanoSail-D薄膜帆飞行器发射升空，被发送到离地球330～685 km的轨道上，于2011年1月20日展开；2011年12月，在超期工作之后，NanoSail-D重新进入大气层并烧毁。美国行星协会“Light Sail”项目研制了一个规格为3U(10 cm×10 cm×30 cm)的立方体卫星[9](Cube Sat)，如图3所示。“Light Sail”由四个三角形的帆板组成[10]，展开面积约为32 m2，材料为聚酯薄膜，整星重量约为10 kg。2015年5月20日，“LightSail”薄膜帆航天器发射升空，进入高度为800 km的预定轨道，成功进行了薄膜帆的在轨展开试验，在稀薄大气阻力的作用下，薄膜帆展开7天后就再入大气层并烧毁。
美国行星协会“Light Sail”项目研制了一个规格为3U(10 cm×10 cm×30 cm)的立方体卫星[9](Cube Sat)，如图3所示。“Light Sail”由四个三角形的帆板组成[10]，展开面积约为32 m2，材料为聚酯薄膜，整星重量约为10 kg。2015年5月20日，“LightSail”薄膜帆航天器发射升空，进入高度为800 km的预定轨道，成功进行了薄膜帆的在轨展开试验，在稀薄大气阻力的作用下，薄膜帆展开7天后就再入大气层并烧毁。2.2 英国
【参考文献】：
期刊论文
[1]小卫星和微纳卫星应用现状与挑战[J]. 陆震. 兵器装备工程学报. 2018(06)
[2]2017年全球小卫星发展综述[J]. 何慧东,付郁. 国际太空. 2018(02)
[3]小卫星技术与产业发展研究[J]. 何异舟. 电信网技术. 2017(10)
[4]2016年全球小卫星发展回顾[J]. 何慧东. 国际太空. 2017(02)
[5]国外太阳帆薄膜材料选择及帆面展开方式研究进展[J]. 陈罗婧,王沫,吕秋杰,胡鑫. 空间电子技术. 2015(03)
[6]IKAROS太阳帆的关键技术分析与启示[J]. 沈自才,张帆,赵春晴,刘宇明,丁义刚,牟永强. 航天器工程. 2012(02)
硕士论文
[1]立方体卫星制动帆离轨装置的设计与研究[D]. 曾玉堂.南京理工大学 2017
本文编号：3430594
【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
近5年全球成功入轨小卫星数量
NanoSail-D任务目的是测试并演示验证大型、低质量、大面积的薄膜帆的离轨能力[6]，如图2所示。这种离轨能力可用于携带结束任务的卫星和空间碎片重返大气层并完全燃烧。NanoSail-D是一个基于立方星平台的正方形薄膜帆面，帆面面积10 m2，采用单面镀铝聚酰亚胺薄膜材料制备，支撑杆采用弹性碳纤维薄壁杆，截面呈人字形，卷绕收拢，依靠应变能释放带动帆面展开，结构简单轻便[7]。飞行验证系统采用被动姿态稳定，利用永磁铁定向在磁力线方向上，然后依靠大气阻力将薄膜帆飞行器被动稳定在最大拖拽力姿态上[8]。2010年11月19日，NanoSail-D薄膜帆飞行器发射升空，被发送到离地球330～685 km的轨道上，于2011年1月20日展开；2011年12月，在超期工作之后，NanoSail-D重新进入大气层并烧毁。美国行星协会“Light Sail”项目研制了一个规格为3U(10 cm×10 cm×30 cm)的立方体卫星[9](Cube Sat)，如图3所示。“Light Sail”由四个三角形的帆板组成[10]，展开面积约为32 m2，材料为聚酯薄膜，整星重量约为10 kg。2015年5月20日，“LightSail”薄膜帆航天器发射升空，进入高度为800 km的预定轨道，成功进行了薄膜帆的在轨展开试验，在稀薄大气阻力的作用下，薄膜帆展开7天后就再入大气层并烧毁。
美国行星协会“Light Sail”项目研制了一个规格为3U(10 cm×10 cm×30 cm)的立方体卫星[9](Cube Sat)，如图3所示。“Light Sail”由四个三角形的帆板组成[10]，展开面积约为32 m2，材料为聚酯薄膜，整星重量约为10 kg。2015年5月20日，“LightSail”薄膜帆航天器发射升空，进入高度为800 km的预定轨道，成功进行了薄膜帆的在轨展开试验，在稀薄大气阻力的作用下，薄膜帆展开7天后就再入大气层并烧毁。2.2 英国
【参考文献】：
期刊论文
[1]小卫星和微纳卫星应用现状与挑战[J]. 陆震. 兵器装备工程学报. 2018(06)
[2]2017年全球小卫星发展综述[J]. 何慧东,付郁. 国际太空. 2018(02)
[3]小卫星技术与产业发展研究[J]. 何异舟. 电信网技术. 2017(10)
[4]2016年全球小卫星发展回顾[J]. 何慧东. 国际太空. 2017(02)
[5]国外太阳帆薄膜材料选择及帆面展开方式研究进展[J]. 陈罗婧,王沫,吕秋杰,胡鑫. 空间电子技术. 2015(03)
[6]IKAROS太阳帆的关键技术分析与启示[J]. 沈自才,张帆,赵春晴,刘宇明,丁义刚,牟永强. 航天器工程. 2012(02)
硕士论文
[1]立方体卫星制动帆离轨装置的设计与研究[D]. 曾玉堂.南京理工大学 2017
本文编号：3430594
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3430594.html
