格林威治標準時間4月14日12時14分（北京時間4月14日20時14分），歐洲航天局JUICE（木星Icy衛星探測器）從位于法屬圭亞那的歐洲太空港搭乘阿麗亞娜5號火箭發射升空。

 

 

這項發射任務重要意義體現在：它是有史以來向木星最大的冰衛星發射的第一艘航天器，JUICE計劃將使歐洲航天局能夠比以往任何時候都更詳細地探索和研究這些衛星。

 

由于此次旅程距離超長，因此，歐洲航天局與空中客車公司合作制造了JUICE航天器，它所擁有的太陽能電池陣列是為星際航天器建造的最大太陽能電池陣列，這種電池陣列基板在面板、邊緣構件和貼片上都使用了日本東麗子公司——東麗先進復合材料公司的Toray RS-36，并使用日本東麗M55J級高模量碳纖維增強制備而成。

 

木星衛星探測計劃

 

此次任務將探索木星的三顆伽利略衛星：木衛三、木衛四和木衛二。JUICE將對這些行星大小的衛星（最大的木衛三Ganymede大約是地球的一半大）進行調查，以確定其表面下是否存在液態水。

 

 

水的發現可能是太空探索的一個重大突破，因為它將增加某種形式的生命在月球地殼下生存的可能性。為了揭開這些衛星的秘密，JUICE宇宙飛船將在2.5年的時間內重復繞衛星運行，以創建精確的表面地圖，從而確定它們的組成。

 

發射后，JUICE需要耗費8年時間、接近50億公里的路程才能到達目的地。該航天器將于2031年7月開始其首次軌道運行，并于2034年12月完全離開。為了實現這一目標，該飛船將在金星、地球和火星進行幾次重力輔助“飛越”（利用行星的引力場推動飛船并引導飛船飛向預定目標）。

 

首次引力推進發生在2024年8月，在地球和月球的引力輔助作用下，JUICE將進行加速，然后在2025年，它將經金星再次加速，在2026年9月和2029年1月，它將兩次經由地球加速，并最終在2031年7月抵達木星。

 

基于先進復合材料的太陽能陣列基板

 

為了幫助制造一艘能夠應對深空極端條件的航天器，歐洲航天局與空中客車公司合作制造了JUICE航天器。在這個過程中，他們使用了TAC公司提供的復合材料，制造了用于衛星的先進剛性陣列(ARA) Mk4太陽能陣列系統的基板。

 

 

ARA Mk4太陽能電池陣列體現了巨大的創新性，因為它們將使航天器能夠由太陽能提供動力，以完成其旅程，盡管從木星到太陽的距離為74089萬公里。JUICE的太陽能電池陣列是為星際航天器建造的最大太陽能電池陣列，表面積達到85平方米，能夠承受+110°C至-230°C的溫度。

 

 

JUICE的ARA Mk4太陽能電池陣列的基板在面板、邊緣構件和貼片上都使用了Toray RS-36。這是一種滿足空間要求的環氧基熱固性預浸料，由位于英國諾丁漢蘭利工廠提供?；讵毺氐目臻g領域應用及高剛度、高強度等特性要求，所使用的增強纖維應為日本東麗M55J型高模碳纖維。

 

實際上，在本公眾號前期文章中《東麗M55J高模量碳纖維復材用于歐洲航天局最新航天器任務》中已有關于該款型號預浸料的應用介紹，2020年9月3日，歐洲航天局通過其小型航天器任務服務（SSMS）模塊化共享系統成功發射并部署了50多顆衛星。SSMS系統使用輕質夾心板結構制備而成，其中蒙皮結構采用了全碳纖維復合材料，外殼使用Toray RS-36型樹脂和復合材料，它是通過使用日本東麗M55J級高模量碳纖維對環氧樹脂基體進行增強制備而成，可以為整體結構提供強度、剛度和穩定性。

 

Toray RS-36碳纖維/環氧樹脂基預浸料

 

Toray RS-36是一種用于結構復合材料應用的先進改性環氧樹脂系統。RS-36提供了機械性能、低吸濕性、高玻璃化轉變溫度和一系列加工方案的極好平衡，其工藝固化溫度為177°C(350°F)。

 

典型特征：

 

• Tg、韌性、模量和機械性能的良好平衡

• 低吸濕性和低放氣性

• 真空袋和熱壓罐加工

• 適用于衛星用高模量纖維

• 主要用于衛星結構及尺寸穩定的結構

 

該款樹脂的其他典型特性如下表所示：

 

 

該款樹脂可以與日本東麗多款高模碳纖維如M40J、M55J等結合使用，其中通過日本東麗M55J型高模碳纖維增強后，得到的復合材料拉伸強度、拉伸模量分別為2021MPa、310GPa，壓縮強度則高達966MPa。