STMD，Space Technology Mission Directorate，空間技術任務理事會（NASA）；

美國宇航局正在為未來低成本深空任務的太陽帆推進系統開發新的可部署結構和材料技術。正如帆船靠帆中的風提供動力一樣，太陽帆利用陽光的壓力進行推進，從而消除瞭對傳統火箭推進劑的需求。美國宇航局的先進復合太陽帆系統 (ACS3) 任務使用復合材料 - 或具有不同特性的材料組合，在其從立方體衛星部署的新型輕型吊桿中。從 ACS3 任務中獲得的數據將指導未來更大規模復合太陽帆系統的設計，這些系統可用於空間天氣預警衛星、近地小行星偵察任務或載人探索任務的通信中繼。

上面三張圖片顯示瞭復合材料的輕質、柔韌性和剛性——獨特的品質使其易於收起，並且在被太陽加熱時不易彎曲。

ACS3 任務的主要目標是展示復合材料吊桿太陽帆在低地球軌道上的成功部署。

到達太空後，該任務的 CubeSat 航天器將部署其太陽能電池陣列，然後開始通過跨越正方形對角線的四個吊桿展開其太陽帆，並展開長度達到 7 米（約 23 英尺）。

太陽帆完全展開大約 20 或 30 分鐘後，方形太陽帆的每邊長約 9 米（約 30 英尺），相當於一間小公寓的大小。一套機載數碼相機將在部署期間和之後獲取帆的圖像，以評估其形狀和對齊方式。

ACS3 任務的太陽帆由吊桿支撐並連接到航天器，吊桿的功能很像帆船的吊桿，連接到桅桿並保持帆拉緊。復合材料懸臂由聚合物材料制成，該材料具有柔韌性並用碳纖維增強。這種復合材料可以卷起來以實現緊湊的裝載，但在展開時仍能保持堅固和輕便。它也非常堅硬，並且能夠抵抗因溫度變化而導致的彎曲和翹曲。

太陽帆可以無限期運行，僅受太陽帆材料和航天器電子系統空間環境耐久性的限制。

ASC3 任務還將測試一種創新的系帶繞線臂提取系統，該系統旨在最大限度地減少部署過程中盤繞臂的卡住。

目前，對於使用太陽能進行星際航行，作為化學和電力推進系統的替代方案的技術探索熱度不斷增加。使用陽光代替消耗性推進劑來推動小型航天器將有利於許多任務的實施，而且為航天器設計提供瞭較大的靈活性，以幫助世界航天科學傢最有效地實現其深空探測任務目標。

9e0b7ece66190e6b7fd53f7c3928797a完全展開的太陽帆每邊約 9 米（約 30 英尺）的插圖。由於太陽輻射壓力很小，太陽帆必須很大才能有效地產生推力。

任務目標：

• 展示復合材料吊臂以及帆包裝和部署系統在低地球軌道上的成功部署；
• 評估太陽帆的形狀和設計的功效；
• 隨著航天器逐漸改變軌道，表征帆的推力功能；
• 收集有關帆性能的數據，為更大、更復雜系統的設計提供信息。

預期先進點：

• 這是首次將復合材料吊桿以及風帆包裝和部署系統用於軌道上的太陽帆。
• 這些復合材料吊桿比以前飛行的金屬可展開吊桿輕 75%，空間熱變形（受熱變形）少 100 倍。
• 太陽帆設計用於安裝在 12 單元 (12U) 立方體衛星中，立方體衛星的尺寸約為 23 厘米 x 23 厘米 x 34 厘米，略大於烤箱。
• 用於此次 ACS3 任務的復合吊桿技術可用於未來的太陽帆任務，其面積可達 500 平方米（5,400 平方英尺），大約相當於一個籃球場的大小。目前正在開發的後續復合材料吊桿技術將使太陽能帆的面積達到 2,000 平方米（21,500 平方英尺）。
• ACS3 任務計劃不早於 2022 年中期發射。

1a2a3643c2ea6cf3adac0076c842c5118546e1524796022c9cd729e87d6b1a08

參與的小夥伴們：

• 美國宇航局位於弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心正在為 ACS3 項目設計可展開的復合材料吊桿和太陽帆系統。
• 伊利諾伊州哥倫比亞的 NanoAvionics 正在為 ACS3 任務設計和建造 12U 立方體衛星。
• 美國宇航局位於加利福尼亞矽谷的艾姆斯研究中心正在管理 ACS3 項目，並將監督太陽帆有效載荷和立方體衛星的最終總裝、試驗。
• 位於加利福尼亞州聖克拉拉市的聖克拉拉大學機器人系統實驗室將為 ACS3 飛行提供 CubeSat 飛控運營支持。
• 美國宇航局空間技術任務理事會內的小型航天器技術計劃 正在贊助 ACS3 項目。
• 美國宇航局空間技術任務理事會內的SEMD正在指導開發該任務的可部署的創新復合材料先進技術。

附錄：

NASA·STMD的簡介

NASA 的空間技術任務理事會 (STMD) 開發變革性空間技術以支持未來的任務。使用技術推動對月球、火星及其他深空領域的探索。

隨著 NASA 進入下一個探索時代，STMD 專註於在月球上推進技術和測試新能力，這對於載人火星任務至關重要。在許多方面，月球將作為火星的技術試驗臺和試驗場。

STMD 吸引並激勵瞭數以千計的企業傢、研究人員和創新者，創建瞭一個由美國最優秀和最聰明的人組成的社區，致力於應對國傢最嚴峻的挑戰。空間技術研發在 NASA 中心、大學和國傢實驗室進行。STMD 利用與其他政府機構以及商業和國際合作夥伴的夥伴關系。我們當前的技術組合涵蓋一系列學科領域和技術準備水平

文字：NASA

翻譯：Space Doctor