即将进行的太空任务将测试将火箭拉回地球的风帆

火箭带着拖曳的帆升入太空。目标?为了让阻力帆将火箭带回地球，阻止它像地球低轨道上的数千个太空垃圾一样。

该阻力帆，由普渡大学的工程师开发的，将在船上萤火虫航天火箭预计在11月推出，从范登堡空军基地在加利福尼亚州。

该帆和其他六个“专用研究与教育加速器任务”(DREAM)载荷在Firefly Aerospace的Alpha发射器上飞行，这是该运载火箭公司的首次飞行。

普渡大学航空与航天学副教授，美国宇航局喷气推进实验室火星样本返回战役的任务负责人戴维·斯宾塞说：“地球周围的高价值轨道正在变得拥挤。”

他说：“如果我们不让卫星或其他运载火箭部件脱离轨道，那么最终，高利用率的轨道将无法用于其他空间系统。” “风帆技术旨在与主机飞船或运载火箭一起发射，并在主机飞行任务结束时部署。地球大气层提供的阻力将加速飞行器的脱轨。”

被称为“ Spinnaker3”的风帆并不是第一个发射进入太空的风帆。但是它是第一个足够大以使运载火箭的上轨道脱离轨道的人之一。Firefly Alpha发射的目标轨道高度约为200英里，但Spinnaker3拖曳帆能够提供400英里或更高轨道高度的脱轨能力。

这要归功于3米长的碳纤维吊杆(因此得名“ 3”)拉出了面积为194平方英尺的帆。

帆本身是由NeXolve公司生产的波光粼粼的半透明材料(一种称为CP-1的氟化聚酰亚胺)制成的。该材料旨在抵抗低地球轨道中单原子氧的降解。

普渡大学(Purdue)航天器实验室工程师安东尼·科弗(Anthony Cofer)领导了拖帆组件的设计和测试。

Cofer说：“这种风帆具有像帆船一样的吊杆，但是在太空中航行是完全不同的。风帆吊杆必须非常轻巧，并且必须收起成小体积。” “一旦部署，帆需要在整个脱轨阶段保持其完整性，这可能要花费数月甚至数年。”

运载火箭和其他航天器通常使用推进剂自行脱轨，但是这些推进剂的需求限制了运载火箭可带入太空的有效载荷质量。拖船使用大气阻力来完成工作，从而节省了宝贵的推进剂并减少了整车质量。

美国航天器必须在任务结束后的25年内脱轨。如果卫星或运载火箭无法使用，则不能使用推进剂使其脱离轨道。阻力帆可以被动地帮助航天器去轨，即使它无法运行或不在推进剂中。

Firefly Aerospace Alpha发射将测试Spinnaker3原型如何帮助运载火箭载物台降轨。

普渡大学博士学位的艾莉·布莱克说：“很多东西可能会在大约一百年内自行脱离轨道，但这对我们没有任何好处。我们想用拖曳帆来加速脱离轨道。” 航空航天领域的候选人，为Spinnaker3进行了系统测试和性能分析。

“考虑到预测十一月大气条件下，萤火虫航天发射车辆在25天内，在约200英里的低空可以在离轨其自身。使用Spinnaker3的脱轨过程可以缩短到15天。”

布莱克说，对于低海拔地区，在25天之内不用帆起轨就已经是一个合理的时间了，但是随着发射高度的增加，脱轨时间也就增加了，从而增加了与其他物体碰撞的可能性。用风帆加速去轨时间将产生巨大的变化。

Spinnaker3是由Spencer创立的初创公司Vestigo Aerospace LLC正在开发的拖帆产品线的原型。想法是开发适合航天器类型的不同大小和吊杆长度的拖曳帆。该技术已获得Purdue研究基金会的许可。Spencer与Purdue Foundry合作，为初创公司开发业务模型。

该产品线还包括一个Spinnaker1帆，该帆具有1米长的吊杆，设计用于使较小的卫星(例如用于太空研究的CubeSats)脱离轨道。

斯宾塞(Spencer)指导了普渡大学太空飞行项目实验室的学生，教职员工为期一年的Spinnaker3开发。拖航的发展还包括来自18名本科生和研究生的捐款，这是航天项目课程的一部分。

春天在普渡大学完成了Spinnaker3的实验室测试。加利福尼亚州立理工大学圣路易斯·奥比斯波分校的一个团队贡献了一个航空电子设备，该设备可为有效载荷提供动力和通信，并具有成像功能，可将风帆的照片在部署后传输到地球。

Vestigo航空航天公司与Purdue合作获得了NASA第一阶段SBIR奖，并且最近获得了一项为期两年的第二阶段调查，以推进风帆技术的研究。普渡大学SBIR的主要研究人员是航空航天学院教授Alina Alexeenko。

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