【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院沈陽自動化研究所研制的“天帆一號”(SIASAIL-I)太陽帆，搭載長沙天儀研究院瀟湘一號07衛星，在軌成功驗證了多項太陽帆關鍵技術。瀟湘一號07衛星于8月31日在中國酒泉衛星發射中心成功發射，“天帆一號”作為該衛星的主任務，近期順利開展了系列關鍵技術試驗，將為后續大型太陽帆研發提供技術支持。
 

　　太陽帆是利用太陽在薄膜上的反射光壓提供動力的航天器，在航行過程中不需消耗額外化學燃料和工作介質，具有質量小、收展比大、成本低、功耗低、航程長的特點。太陽帆技術難度大、涉及的學科門類多。國際上，日、美、英等國家相繼成功在軌開展了太陽帆的技術和應用研究；國內，有多家單位也開展了太陽帆相關研究工作，沈陽自動化所首次在軌成功進行了關鍵技術試驗。
 

　　科學家們認為，“太陽帆”飛船可能是人類星際旅行的希望，因為以太陽光作為動力，可減少宇宙飛船攜帶的大量燃料，增加其機動性范圍，使其在太空停留更長的時間，而且只要有陽光存在的地方，它就會不斷獲得動力加速飛行。太陽帆代表了人類未來太空飛行的技術，如果這次試驗能夠成功，它將為開發新型宇宙發動機方向邁出重要一步，可以相信，人類未來完全可以利用太陽帆從事深空探索，并給人類的太空旅行帶來一場新的革命。因此，“宇宙一號”的命運不僅關系到未來星際航行中能源系統的建設，也將關系到人們對研制開發太陽帆的態度。
 

　　在國家自然科學基金、國家萬人計劃、中科院百人計劃等資助下，沈陽自動化所從2011年開始，便開展了空間柔性展開機構的相關研發工作，“天帆一號”是其中第一款飛行產品。“天帆一號”太陽帆將柔性膜折疊存儲在展開機構內部，發射前大小不到0.5U，在瀟湘一號07星衛星平臺正常入軌之后，通過兩級組合展開的方式開展技術驗證。一級展開釋放采用了熱切割和被動釋放機構，通過儲能裝置將太陽帆帆體從衛星平臺中推出并翻轉90度；二級展開機構采用主動驅動伸出四根雙穩態帆桁，逐漸展開聚酰亞胺帆膜形成光帆，帆膜展開尺寸約為0.6平方米。
 

　　聚酰亞胺，是綜合性能的有機高分子材料之一。其耐高溫達400℃以上 ，長期使用溫度范圍-200～300℃，部分無明顯熔點，高絕緣性能，103 赫下介電常數4.0，介電損耗僅0.004～0.007，屬F至H。根據重復單元的化學結構，聚酰亞胺可以分為脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亞胺三種。根據鏈間相互作用力，可分為交聯型和非交聯型 。
 

　　聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(-CO-N-CO-)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結構的聚合物重要。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。上世紀60年代，各國都在將聚酰亞胺的研究、開發及利用列入 21世紀的工程塑料之一。因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，其巨大的應用前景已經得到充分的認識，被稱為是"解決問題的能手"(protion solver)，并認為"沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術"。
 

　　“天帆一號”在軌試驗由沈陽自動化所和天儀研究院聯合完成。當前在軌返回的數據和圖片表明，“天帆一號”太陽帆關鍵技術試驗進展順利，在軌驗證了微小衛星兩級主被動展開系統、多帆桁同步展開機構、可展開雙穩態桿技術、柔性帆膜材料、帆膜折疊展開技術等多項關鍵技術，標志著太陽帆關鍵技術試驗驗證任務取得圓滿成功。展開機構的相關研究成果將于2019年55卷21期《機械工程學報》以封面論文形式發表。此外，在本次任務中，“天帆一號”還將開展機構壽命、材料特性和軌道高度等研究，驗證其離軌能力并探究其在空間碎片減緩中的潛在應用。