解决航天器离轨需求！国内最大离轨帆成功在轨展开

近日，由航天八院805所自主研制、配置于长征二号丁载荷舱上的离轨系统在轨顺利展开离轨帆装置。这是目前国内面积最大的离轨帆产品，也是国际上首次将离轨帆应用于运载火箭的舱段，旨在减缓空间碎片增长。

此次任务中离轨帆与“金牌火箭”长二丁的联手，也是一次新技术赋能成熟产品，进一步开拓新市场、催生新效益的突破性尝试。随着长二丁火箭一箭多星串联构型的成熟应用，给卫星“独家定制”的“包间”——载荷舱会在分离入轨后长期停留在轨道上，成为游荡在太空中的空间碎片，这引起了火箭总体设计师的高度重视。

为此，长二丁型号总体设计团队创新性地提出了“末子级（火箭的最后一级）应用系统+大面积离轨帆”的运载火箭载荷舱加速离轨和长期状态监视的总体方案。也就是说，将卫星借助离轨帆加速离轨的成功实践，应用到火箭的载荷舱，即“卫星的包间”上，使其不再继续游荡。

离轨帆是一种配置在卫星（或航天器）上的可在太空中实现自主展开的薄膜结构，简单来说，它像是太空中的一个“大风筝”，通过增加卫星的迎风面积，让卫星逐渐减缓在轨道上运行的速度。在随卫星发射入轨时，离轨帆呈收拢状态，待到卫星寿命结束后，帆面解锁指令启动，薄膜帆面展开，轻薄的帆面利用低轨环境稀薄大气形成的气动阻力，让卫星慢慢减速，并逐渐脱离原轨道。

以一颗700千米高度15千克级卫星为例，若无离轨措施，卫星寿命结束后还将占据轨道时间长达120年甚至更久；如配置展开面积为2平方米的离轨帆，可将在轨时间缩短至10年以内。值得一提的是，利用离轨帆实施离轨，无需消耗燃料，即使是在航天器发生故障失控的情况下，仅需少量电流即可实现薄膜帆展开，有效解决失控航天器的离轨需求。

有了这只“大风筝”的引航，重量约300千克的运载火箭载荷舱，将实现2年内再入大气层，释放出宝贵的轨道资源。此次任务中配置的超大面积离轨帆，结构更为复杂、技术更加先进。帆面材料极为纤薄，厚度不足头发丝直径的十分之一，通过精确折叠设计和高密度压紧，帆面能够收纳成极小的体积，借助先进的弹性展开机构，完全展开状态下帆面面积达25平方米。这样轻量化、高展收比的特性让离轨帆可加装至各类成熟的航天器而不占用平台自身包络。

八院长期致力于空间碎片减缓技术的创新研究，先后对长征四号乙/丙、长征二号丁等型号运载火箭的末子级开展了主动离轨设计并获得成功验证。2021年2月，八院主导制定的首个国际标准ISO20893《航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》正式发布，成为“十四五”第一项获批发布的由我国主导制定的航天国际标准。

在本次任务中，型号研制团队在“金牛座”离轨帆的基础上，进一步突破了多项关键技术，实现了离轨帆展开面积增大十余倍的技术跨越，填补了国内中大型航天器及运载火箭入轨舱段增阻离轨能力空白。（总台记者 窦筠韵 张峻赫）