今天最先进卫星的正确材料

杜邦公司的轻质、柔性材料正在重塑卫星的心血管系统，使全球宽带触手可及。

3月下旬一个阴天，一枚55英尺高的电子火箭停在新西兰马希亚半岛的发射台上，上面是汹涌的海浪。这枚火箭由美国航空航天制造商火箭实验室(rocket Lab)建造，搭载了一颗名为R3D2的实验卫星，由美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARPA)委托制造。宝贵的有效载荷将帮助该机构测试高速通信技术，这可能有助于为太空互联网连接铺平道路。在民用领域，像这样的技术可能被证明是不可或缺的建设5 g网络并向全球人民提供卫星宽带。

火箭在一阵烟雾和火焰中发射，不久之后穿透了地球大气层，将这颗330磅重的卫星送入了距离地球表面1200英里的近地轨道。卫星以每小时超过17000英里的速度飞行，展开了一个7英尺长的天线，就像一朵琥珀色的花。

R3D2的发光天线是由杜邦工程的聚酰亚胺薄膜Kapton®制成的。像R3D2这样的卫星花费了数千万美元——这还不包括发射成本——而且在硬件和材料性能方面没有任何误差。Kapton®提供了独特的电、热、化学和机械性能组合，使其能够承受极端温度、物理力和恶劣环境。

今天，在太空经济中种植年收入约3500亿美元，其中卫星占了最大的份额，聚酰亚胺薄膜®使非凡的新设计成为可能杜邦公司全球营销经理马特·吉斯说:“你需要一种经过证明的、高度可靠的、已经绕轨道运行并已经获得NASA认证的材料解决方案。”

该公司确定了Kapton®可能能够帮助卫星制造商解决具体问题的情况，并与他们合作找出解决方案。在R3D2上，Kapton®将帮助研究人员测试高速数据传输，最终改善地球上我们这些人的连接。吉斯说:“我们的技术正在实现突破，这些突破正在改变卫星技术的发展进程。”

一个灵活的合作伙伴关系

R3D2的高速数据天线只是Kapton®的一个前沿应用。它还有助于卫星电力系统电路的变革。卫星的威力越大，它能做的事就越多，在太空停留的时间也就越长。

连接卫星太阳能电池板和核心的电路就像卫星的心血管系统。传统的“柔性”电路材料和设计无法提供现在可用的灵活性和耐久性。杜邦公司的长期合作伙伴Fralock，一家总部位于加州瓦伦西亚的设计、工程和制造公司，开发了一种专有的层压工艺，扩展了柔性Kapton®电路、加热器、电源线和太阳能阵列的可能性。这一创新突破了卫星技术的极限，同时允许更大的太阳能电池板，在太空巨大的温度波动中提高电力效率和耐久性。

传统的挠性电路是由Kapton®、Teflon®和金属箔层制成的。Fralock的全聚酰亚胺无胶粘剂层压工艺消除了特氟龙®层，使面板更轻，更灵活，更牢固。该公司负责销售和市场营销的副总裁Scott Broderick表示，其结果是“关键任务应用程序的性能得到了改善。”

在柔性电路中的这种层压技术产生了更耐用的产品，并提供了更大的抗辐射能力，从而使寿命更长。定制电路设计和Fralock的“全折叠”能力可以通过制造更长的弯曲电路和更大的太阳能电池板来减少连接器的数量。

刚性系统的问题是，它们需要更多的连接点，需要更长的组装时间。但是Fralock的All Polyimide(由Kapton®启用)柔性电路减少了连接数量，缩短了组装时间，从而降低了风险和成本。“每个大型OEM卫星制造商都在寻求提供灵活的太阳能阵列解决方案，”Broderick说。“它们需要产生更多的能量，以支持功能的增强。”

多亏了Fralock的Kapton®层压工艺，现在有了其他改进柔性太阳能电池板的可能性。采用全聚酰亚胺技术的柔性背板设计，使面板质量更低(重量更轻)。它们可以比传统的刚性板更紧凑地堆放，同时产生更多的能源。

布罗德里克说:“想象一下把太阳能电池板折叠成毯子的样子，而不是硬板。”“柔性太阳能电池阵列系统能够比刚性太阳能电池阵列系统多产生50%的电力。”

太空竞赛又开始了

如今，随着物联网、5G和其他新兴技术推动对高速通信的需求，卫星通信公司正在进行一场新的太空竞赛。公司打算让这些独立的设备充当一个巨大的网络，向地球表面的接收器传送高速互联网连接。

随着卫星的不断进步，它们改变了地球上的技术格局，从改善手机中的GPS到首次为发展中国家的部分地区提供宽带，那里目前有近30亿人没有互联网接入。随着科学家们将这一承诺变为现实，Kapton®仍将是一个关键的基石，而且比以往任何时候都更具革命性。