陈 昊,徐 超,2,王海军,吕明帅

(1. 西北工业大学航天学院 ,西安 710072;2.西北工业大学青岛研究院,青岛 266200;3.山东航天电子技术研究所,烟台 264003)

0 引言

立方星,尤其是低轨道立方星具有星地延迟小、路径损耗小、成本低、研发周期短等特点,在军用以及民用航天中获得了广泛的应用[1-2]。 但是,立方星体积较小,携带燃料有限,其工作时间也往往很短。 在到达工作寿命后若不能及时离轨,将成为严重威胁其他在轨航天器安全的空间垃圾,且废弃立方星体积小,对于空间碎片监测能力也有提出了较高的要求[3]。

卫星在轨飞行阻力与环境大气层的密度、阻力系数及卫星面积成正比。 因此,气动增阻离轨帆技术非常适合低轨道微纳卫星的离轨。 在卫星达到寿命末期后,展开一面积较大的帆膜,增大卫星面质比,从而增大卫星在轨飞行时受到的大气阻力,给予卫星一个速度增量,使卫星飞行速度减慢,促使其轨道衰减,加速卫星坠落到大气层内烧毁。

英国“萨里”空间中心实施了卫星快速离轨试验项目“Deorbit Sail”[4-5],该项目在3U 立方星上安装了5 m×5 m 的阻力帆并于2015 年7 月10 号成功将其发射入轨。 美国国家航空航天局(NASA)研制的NanoSail-D2[6]阻力帆展开面积为10 m2,于2011年1 月20 号实现在轨展开。 加拿大多伦多大学空间飞行实验室设计的CanX-7[7]卫星离轨系统由四个三角形阻力帆装置组成,总展开面积为4.25 m2,于2016 年9 月发射入轨,2017 年5 月展开阻力帆。AEOLDOS(Aerodynamic End of Life DeOrbit System)[8-9]阻力帆装置由英国格拉斯哥大学与德国慕尼黑工业大学联合研制,大小为0.4U(10 cm×10 cm×4 cm),理论上可携带帆膜最大面积为3 m2。……