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美國宇航局正在為未來低成本深空任務(wù)的太陽帆推進系統(tǒng)開發(fā)新的可部署結(jié)構(gòu)和材料技術(shù)。就像帆船靠帆中的風(fēng)提供動力一樣，太陽帆利用陽光的壓力進行推進，從而消除了對傳統(tǒng)火箭推進劑的需求。美國宇航局的先進復(fù)合太陽帆系統(tǒng) (ACS3) 任務(wù)使用復(fù)合材料 - 或具有不同特性的材料組合，在其從立方體衛(wèi)星部署的新型輕型吊桿中。從 ACS3 任務(wù)中獲得的數(shù)據(jù)將指導(dǎo)未來更大規(guī)模復(fù)合太陽帆系統(tǒng)的設(shè)計，這些系統(tǒng)可用于空間天氣預(yù)警衛(wèi)星、近地小行星偵察任務(wù)或載人探索任務(wù)的通信中繼。
上面三張圖片顯示了復(fù)合材料的輕質(zhì)、柔韌性和剛性——獨特的品質(zhì)使其易于收起，并且在被太陽加熱時不易彎曲。
插圖顯示在部署航天器的太陽能電池陣列后，太陽帆開始展開。
ACS3 任務(wù)的主要目標(biāo)是展示復(fù)合材料吊桿太陽帆在低地球軌道上的成功部署。到達太空后，該任務(wù)的 CubeSat 航天器將部署其太陽能電池陣列，然后開始通過跨越正方形對角線的四個吊桿展開其太陽帆，并展開長度達到 7 米（約 23 英尺）。太陽帆完全展開大約 20 或 30 分鐘后，方形太陽帆的每邊長約 9 米（約 30 英尺），相當(dāng)于一間小公寓的大小。一套機載數(shù)碼相機將在部署期間和之后獲取帆的圖像，以評估其形狀和對齊方式。
ACS3 任務(wù)的帆由吊桿支撐并連接到航天器，吊桿的功能很像帆船的吊桿，連接到桅桿并保持帆拉緊。復(fù)合材料懸臂由聚合物材料制成，該材料具有柔韌性并用碳纖維增強。這種復(fù)合材料可以卷起來以實現(xiàn)緊湊的裝載，但在展開時仍能保持堅固和輕便。它也非常堅硬，并且能夠抵抗因溫度變化而導(dǎo)致的彎曲和翹曲。太陽帆可以無限期運行，僅受太陽帆材料和航天器電子系統(tǒng)空間環(huán)境耐久性的限制。ASC3 任務(wù)還將測試一種創(chuàng)新的磁帶繞線臂提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在大限度地減少部署過程中盤繞臂的卡住。
對太陽能航行作為化學(xué)和電力推進系統(tǒng)的替代品的興趣不斷增加。使用陽光代替消耗性推進劑來推動小型航天器將有利于許多任務(wù)剖面，并提供航天器設(shè)計的靈活性，以幫助 NASA 有效地實現(xiàn)其任務(wù)目標(biāo)。