梁振华　曾玉堂　张　翔　莫乾坤　于永军　廖文和（南京理工大学机械工程学院，南京 210094）

立方体卫星制动帆装置离轨时间分析

梁振华曾玉堂张翔莫乾坤于永军廖文和
（南京理工大学机械工程学院，南京 210094）

为了避免立方体卫星（CubeSat）失效后成为空间碎片，在立方体卫星寿命末期应采用低成本制动帆装置使其快速脱离轨道，从而减少对低地球轨道（LEO）航天器碰撞和损坏的威胁。文章建立了立方体卫星离轨的数学模型，得到立方体卫星离轨时间的影响因素分别为立方体卫星面质比、轨道高度和发射日期。应用实例仿真分析上述3种影响因素对离轨时间的影响，结果表明：随着立方体卫星面质比的增加，离轨时间不断减少；轨道高度越高，离轨时间越长；发射日期不同，离轨时间也存在较大的差异，在太阳活动峰年时离轨时间短，在太阳活动低年时离轨时间长。根据分析结果，对于3U立方体卫星而言，制动帆面积可设计为4 m2。

立方体卫星；制动帆装置；离轨时间；面质比；轨道高度；发射日期

1　引言

从20世纪60年代以来，空间碎片的数量迅速增长，并且主要集中在距离地面1000km以下的低地球轨道（LEO）。随着空间碎片数量的不断积累，碰撞的风险也不断增加，碰撞产生的碎片又会继续与其他空间物体碰撞产生新的碎片，如果不及时采取措施，这种潜在的多米诺效应将导致空间环境持续恶化［1］。目前，一些在轨航天器已经受到空间碎片的威胁，最明显的例子是2009年废弃的苏联宇宙-2251（Kosmos-2251）卫星与美国铱-33（Iridium-33）卫星发生碰撞［2］。……