太阳帆在深空探测中的应用及初步任务设计

摘要

太阳帆航天器是指利用太阳光压力获得推进力进行宇宙航行的新型飞行器,它被认为是未来人类空间探索的有效途径之一.本文根据太阳帆工作特点,提出了基于太阳帆推进的深空探测任务,以7年内探测3颗主带小行星为任务目标,进行了任务轨道设计,分析了太阳帆面质比对其任务的影响,提出了太阳帆初步的材料选择和结构设计,通过分析,认为利用总质量约200kg的太阳帆实现主带小行星探测任务是可行的.太阳帆推进技术是非常适合开展深空探测特别是多目标主带小行星探测任务的有效途径。太阳帆具有的独特特性使得长时间多目标的小天体探测成为可能，为了提升载荷质量比，需要研制更为轻薄的空间材料，以减轻帆面和支撑臂的质量。太阳帆当前面临的最大问题还是如何确保在轨道上能够完成大面积帆面的展开和控制，这也是未来能够将太阳帆应用于深空探测任务的关键。