火箭帶著拖曳的帆升入太空。目標(biāo)?為了讓阻力帆將火箭帶回地球，阻止它像地球低軌道上的數(shù)千個(gè)太空垃圾一樣。

該阻力帆，由普渡大學(xué)的工程師開(kāi)發(fā)的，將在船上螢火蟲(chóng)航天火箭預(yù)計(jì)在11月推出，從范登堡空軍基地在加利福尼亞州。

該帆和其他六個(gè)“專用研究與教育加速器任務(wù)”(DREAM)載荷在Firefly Aerospace的Alpha發(fā)射器上飛行，這是該運(yùn)載火箭公司的首次飛行。

普渡大學(xué)航空與航天學(xué)副教授，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室火星樣本返回戰(zhàn)役的任務(wù)負(fù)責(zé)人戴維·斯賓塞說(shuō)：“地球周圍的高價(jià)值軌道正在變得擁擠。”

他說(shuō)：“如果我們不讓衛(wèi)星或其他運(yùn)載火箭部件脫離軌道，那么最終，高利用率的軌道將無(wú)法用于其他空間系統(tǒng)。” “風(fēng)帆技術(shù)旨在與主機(jī)飛船或運(yùn)載火箭一起發(fā)射，并在主機(jī)飛行任務(wù)結(jié)束時(shí)部署。地球大氣層提供的阻力將加速飛行器的脫軌。”

被稱為“ Spinnaker3”的風(fēng)帆并不是第一個(gè)發(fā)射進(jìn)入太空的風(fēng)帆。但是它是第一個(gè)足夠大以使運(yùn)載火箭的上軌道脫離軌道的人之一。Firefly Alpha發(fā)射的目標(biāo)軌道高度約為200英里，但Spinnaker3拖曳帆能夠提供400英里或更高軌道高度的脫軌能力。

這要?dú)w功于3米長(zhǎng)的碳纖維吊桿(因此得名“ 3”)拉出了面積為194平方英尺的帆。

帆本身是由NeXolve公司生產(chǎn)的波光粼粼的半透明材料(一種稱為CP-1的氟化聚酰亞胺)制成的。該材料旨在抵抗低地球軌道中單原子氧的降解。

普渡大學(xué)(Purdue)航天器實(shí)驗(yàn)室工程師安東尼·科弗(Anthony Cofer)領(lǐng)導(dǎo)了拖帆組件的設(shè)計(jì)和測(cè)試。

Cofer說(shuō)：“這種風(fēng)帆具有像帆船一樣的吊桿，但是在太空中航行是完全不同的。風(fēng)帆吊桿必須非常輕巧，并且必須收起成小體積。” “一旦部署，帆需要在整個(gè)脫軌階段保持其完整性，這可能要花費(fèi)數(shù)月甚至數(shù)年。”

運(yùn)載火箭和其他航天器通常使用推進(jìn)劑自行脫軌，但是這些推進(jìn)劑的需求限制了運(yùn)載火箭可帶入太空的有效載荷質(zhì)量。拖船使用大氣阻力來(lái)完成工作，從而節(jié)省了寶貴的推進(jìn)劑并減少了整車質(zhì)量。

美國(guó)航天器必須在任務(wù)結(jié)束后的25年內(nèi)脫軌。如果衛(wèi)星或運(yùn)載火箭無(wú)法使用，則不能使用推進(jìn)劑使其脫離軌道。阻力帆可以被動(dòng)地幫助航天器去軌，即使它無(wú)法運(yùn)行或不在推進(jìn)劑中。

Firefly Aerospace Alpha發(fā)射將測(cè)試Spinnaker3原型如何幫助運(yùn)載火箭載物臺(tái)降軌。

普渡大學(xué)博士學(xué)位的艾莉·布萊克說(shuō)：“很多東西可能會(huì)在大約一百年內(nèi)自行脫離軌道，但這對(duì)我們沒(méi)有任何好處。我們想用拖曳帆來(lái)加速脫離軌道。” 航空航天領(lǐng)域的候選人，為Spinnaker3進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試和性能分析。

“考慮到預(yù)測(cè)十一月大氣條件下，螢火蟲(chóng)航天發(fā)射車輛在25天內(nèi)，在約200英里的低空可以在離軌其自身。使用Spinnaker3的脫軌過(guò)程可以縮短到15天。”

布萊克說(shuō)，對(duì)于低海拔地區(qū)，在25天之內(nèi)不用帆起軌就已經(jīng)是一個(gè)合理的時(shí)間了，但是隨著發(fā)射高度的增加，脫軌時(shí)間也就增加了，從而增加了與其他物體碰撞的可能性。用風(fēng)帆加速去軌時(shí)間將產(chǎn)生巨大的變化。

Spinnaker3是由Spencer創(chuàng)立的初創(chuàng)公司Vestigo Aerospace LLC正在開(kāi)發(fā)的拖帆產(chǎn)品線的原型。想法是開(kāi)發(fā)適合航天器類型的不同大小和吊桿長(zhǎng)度的拖曳帆。該技術(shù)已獲得Purdue研究基金會(huì)的許可。Spencer與Purdue Foundry合作，為初創(chuàng)公司開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)模型。

該產(chǎn)品線還包括一個(gè)Spinnaker1帆，該帆具有1米長(zhǎng)的吊桿，設(shè)計(jì)用于使較小的衛(wèi)星(例如用于太空研究的CubeSats)脫離軌道。

斯賓塞(Spencer)指導(dǎo)了普渡大學(xué)太空飛行項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，教職員工為期一年的Spinnaker3開(kāi)發(fā)。拖航的發(fā)展還包括來(lái)自18名本科生和研究生的捐款，這是航天項(xiàng)目課程的一部分。

春天在普渡大學(xué)完成了Spinnaker3的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。加利福尼亞州立理工大學(xué)圣路易斯·奧比斯波分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)了一個(gè)航空電子設(shè)備，該設(shè)備可為有效載荷提供動(dòng)力和通信，并具有成像功能，可將風(fēng)帆的照片在部署后傳輸?shù)降厍颉?/p>

Vestigo航空航天公司與Purdue合作獲得了NASA第一階段SBIR獎(jiǎng)，并且最近獲得了一項(xiàng)為期兩年的第二階段調(diào)查，以推進(jìn)風(fēng)帆技術(shù)的研究。普渡大學(xué)SBIR的主要研究人員是航空航天學(xué)院教授Alina Alexeenko。