IKAROS太阳帆的关键技术分析与启示

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1、第21卷第2期航天器工程V01．21No．22012年4月SPACECRAFTENGINEERING1O1IKAROS太阳帆的关键技术分析与启示沈自才张帆赵春晴刘宇明丁义刚牟永强(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要分析了国外太阳帆的发展现状，重点论述了世界上首次成功飞行的太阳帆～太阳辐射驱动星际风筝航天器(IKAROS)的总体设计、材料设计、空间展开和姿态控制等关键技术，以及中国开展太阳帆和空间大型展开结构的总体设计、空间展开、姿态控制、空间环境适应性等关键技术，提出了系统开展以太阳帆为代表的大型轻质展开结构研制与应用的建议。

2、关键词太阳辐射驱动星际风筝航天器；太阳帆；关键技术；展开结构中图分类号：V423．9文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．02．017KeyTechnologyAnalysisandEnlightenmentofIKAROSSolarSailSHENZicaiZHANGFanZHAOChunqingLIUYumingDINGYigangMOUYongqiang(BeijingInstituteofSpacecraftEnvironmentEngineering，Beijing100094，Chi

3、na)Abstract：Inthispaper，thedevelopmentofsolarsai1isanalyzedfirstly，andthentheIKAROSsolarsail，whichisinterplanetarykite—craftacceleratedbyradiationofthesunandistheworld’Sfirstsolarsailsuccessfullyusedindeepspacespacecraft，anditskeytechnologiesareanalyzed．Thekeytechnologies

4、forChinesesolarsailorinflatabledeploymentstructuresuchassystemde—sign，attitudecontrol，deploymentinspaceandspaceenvironmentdurabilityandSOonaredis—cussed．Finally，thesuggestionsthatthelarge—scalelight—weightdeploymentstructuresuchassolarsailshouldberesearchedanddevelopedass

5、oonaspossiblearepresented．Keywords：IKAROS；solarsail；keytechnology；deploymentstructure供航天器飞行的动力，因此，要求薄膜具有面积大、1引言质量轻、反射率高等特点。此外，大面积可展开式薄膜太阳电池阵、太阳遮光罩、聚光镜等也是大型展开大型薄膜展开式结构l_l。]，具有成本低廉、存储结构的应用方向。体积小、质量轻、可靠性高等优点，能够实现传统结日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)于2010构很难达到的性能，成为空间研究和开发的热点，其年5月21日利用H一2A运载

6、火箭在种子岛航天中在各类航天器上的应用将是今后航天事业的发展方心搭载拂晓号(AKATSUKI)金星气候轨道器成功向和技术发展的必然趋势。发射太阳帆演示航天器——太阳辐射驱动星际风筝太阳帆是大型薄膜展开结构的典型应用之一，航天器(Interp1anetaryKite—craftAcceleratedby它的原理是利用太阳在大面积薄膜上的反射光压提RadiationoftheSun，IKAROS)[4-5]，首次实现了太收稿日期：2011-l120；修回日期：2012—0220基金项目：国家自然科学基金支持项目，项目批准号：4l174166作

7、者简介：沈自才(1980一)，男，高级工程师，从事深空探测和空间环境效应及地面模拟试验技术研究。Email：zicaishen@163．corn。第2期沈自才等：IKAROS太阳帆的关键技术分析与启示lO3表2发展中的太阳帆Table2Solarsailindevelopment任务归属尺寸／m状态质量／kg发射时间光帆1号美国行星协会32发展中4．52O11立方体太阳帆1号欧洲宇航防务集团25计划中52011立方体太阳帆2号CU宇航公司20计划中52O12光帆2号美国行星协会1OO计划中102O13超帆号CU宇航公司1OO计划中202O

8、15飞龙号业务无线电卫星公司l0未知2O未知纳帆D2号马歇尔航天飞行中心20未知4．5未知开过程及展开后的情况进行监测。3日本IKAROS太阳帆及其关键技术2)利用太阳帆上薄膜太阳能电池发电太