科学探索|普渡大学开发空间碎片清理拖曳帆将帮助运载火箭组件脱离轨道

普渡大学的工程师们开发了一种名为Spinnaker3的空间碎片清理拖曳帆,旨在加快高达400英里(645公里)的空间垃圾的脱轨速度,使其在地球大气层中安全燃烧 。Spinnaker3将在不久后在轨道高度约200英里(322公里)的废旧火箭助推器上进行测试 。
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根据法律规定,美国发射的卫星必须在停止运行的25年内脱离轨道或送入“安全墓地” 。做到这一点的标准方法是,航天器使用其推进器将其送入正确的弃置轨道 。问题是,这种推进器系统和最后改变轨道所需的额外燃料增加了卫星的质量,增加了成本并降低了其能力 。
另一种方法是使用一种不需要推进剂和复杂管道的系统 。这方面的一个例子是拖曳帆,它散开并被动地捕捉低地球轨道上非常脆弱的大气层中的杂散分子,使飞行器的轨道衰减,直到它进入大气层 。
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研究人员之前已经测试过类似的装置,但Spinnaker3可以“挥舞”3米长(10英尺)的吊杆,展开194平方英尺(18平方米)的闪亮的半透明氟化聚酰亚胺塑料帆 。这个帆足够大,不仅可以帮助卫星脱轨,还可以帮助助推火箭末级从高达400英里的高度脱轨 。
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Spinnaker3计划于11月搭乘Firefly Aerospace航空公司的Alpha火箭从加州范登堡空军基地升空 。它将是Firefly Aerospace组织的七个"专用研究和教育加速器任务"(DREAM)学术和教育有效载荷之一 。一旦进入轨道,Spinnaker3将被用来从大约200英里高的地方使Alpha的上级脱轨,只需15天,而不是在没有辅助的情况下估计需要25天 。
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Spinnaker3是在美国国家航空航天局第一阶段小企业创新研究奖下,在普渡大学太空飞行项目实验室的18名学生和研究生以及教职员工的帮助下,与初创公司Vestigo Aerospace LLC一起开发的 。普渡大学在今年早些时候完成了地面测试,而加州理工大学提供了航空电子设备和成像系统,这些系统将从太空发回帆的照片 。
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普渡大学航空学和宇航学博士候选人Arly Black说:“很多东西都可以在大约一百年内自行脱轨,但这对我们没有任何好处,”他为Spinnaker3进行系统测试和性能分析 。“我们想用拖曳帆来加快脱轨的速度 。考虑到11月的预测大气条件,Firefly Aerospace航天公司的运载火箭可以在25天内自行在约200英里的低空脱轨 。使用Spinnaker3,脱轨过程可以缩短到15天 。”
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