立方體衛星、可部署太陽能電池板、天線陣列和太空望遠鏡等輕型太空結構依賴緊湊、高效的設計，以最大限度地降低發射成本並實現最大功能。 伊利諾大學的新研究將柔性電子裝置整合到可自行部署的吊桿中，為這些應用提供了重大進展。

研究人員創造了一種20克重的可自行部署吊桿，其中整合了柔性電子設備，可用於立方體衛星。 吊桿由薄碳纖維複合材料製成，配備了感測器和LED，能夠承受惡劣的太空條件，並有助於部署監控和可視化。

輕量化設計對於太空結構至關重要，尤其是用於緊湊、輕型衛星的工具。 多功能性是一個額外的優勢。 為了以新穎的方式滿足這些要求，伊利諾大學厄巴納-香檳分校的研究人員成功地將柔性電子裝置與重量僅20 克的三層可自行部署吊桿結合在一起。

伊利諾大學Grainger 工程學院航空航天教授 Xin Ning 說：”很難將商用電子設備整合到這些超薄結構中，這項工作的構想始於兩年前的一次會議。”

他介紹了自己在製造整合輕質、柔性電子裝置的多功能空間結構方面的獨特專長。

“它引起了NASA 蘭利研究中心胡安-費爾南德斯的注意。 他當時正在為弗吉尼亞理工大學的一個立方體衛星項目製作一個吊桿結構，看到了合作的機會，並在結構上添加了多功能裝置，而不僅僅是一個純粹的結構，”Ning 說。

加長的吊桿展示了一個輕量、柔性的電子貼片，吊桿頂端安裝了一個運動感測器和一個溫度感測器。 圖片來源：伊利諾大學香檳分校格雷格工程學院

最終，用於容納電子設備的吊桿是在美國太空總署蘭利研究中心製造的。 它是一種三層碳纖維和環氧樹脂複合材料，設計得非常薄，大約只有一張紙那麼厚。 它可以像捲尺一樣捲起來，在線圈中儲存能量，直到太空中自行展開。

“維吉尼亞理工大學對我們有具體的要求，其中一些要求給我們帶來了挑戰，”Ning 說。 “其一是長度。 他們希望在薄如紙張的複合材料中嵌入長度超過一米的電源線和數據線。我們嘗試了不同的材料和技術。最終，我們使用了塗有絕緣層的商用細導線，而且成功了。電線。

另一個關鍵部件是一個輕質、靈活的電子貼片，它帶有一個運動感測器、一個溫度感測器和一個藍色發光二極管，全部安裝在吊桿頂端。 寧解釋說，這些電子元件既要能承受惡劣的太空熱真空條件，又要保持足夠的靈活性，以承受突然展開的盤繞吊桿。 運動感測器可監測吊桿的展開和振動，藍色發光二極管可幫助立方體衛星攝影機在展開後看到太空中的結構。

Ning的團隊進行了全面的地面實驗和模擬，以探索具有柔性電子設備的雙穩態吊桿的力學特性，以及其部署和振動行為。 這些基礎研究可為未來多功能空間結構的設計提供有價值的見解。 “我們還在努力使柔性電子元件在太空中更加耐用，以保護電子元件，使其在太空環境中運行更長時間。”

維吉尼亞理工大學的三單元立方體衛星配有多功能吊桿，計畫於2025年發射。

編譯自/ ScitechDaily