大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究

地球静止轨道光学遥感器的发展以及遥感器分辨率的不断提高,使得光学遥感器的口径越来越大,大口径反射镜正在成为制约遥感器性能、质量和研制成本的关键因素。本文主要围绕2m口径的超轻型反射镜开展研究,分析了定位和支撑系统的主要功能,提出了适合大口径、超轻型反射镜的定位和支撑系统方案,分析了该方案的基本原理和实现形式。     

多点平衡支撑在空间大口径反射镜上的应用

空间反射镜口径的增大使得支撑结构同时兼顾地面重力面形与在轨工作面形的难度增大。多点平衡(Whiffle-tree)支撑系统在满足运动学原理的条件下能够任意增加支撑点数量,已广泛应用于大型地面望远镜。文章以某3m口径空间反射镜为对象进行了Whiffle-tree支撑的设计分析:首先,利用经典理论公式确定了支撑点数量,结合反射镜结构设计对支撑点位置进行了比较优化;然后基于运动学原理进行了Whiffle-tree支撑系统的自由度分配,保证反射镜的静定支撑;最后,根据反射镜组件的指标分配完成了支撑系统的结构设计和有限元分析。分析结果表明,反射镜组件在地面重力作用下的面形误差优于126nm,在温度变化、强迫位移等工况作用下的面形误差均满足指标要求,Whiffle-tree支撑系统的应用合理有效。     

粘弹性约束阻尼在空间大口径反射镜上的应用研究

针对空间三点两脚架(Bipod)支撑大口径反射镜组件在发射阶段振动响应过大,容易导致结构强度破坏的问题,文章研究了利用粘弹性约束阻尼技术对其进行减振设计的方法。约束阻尼技术能够在不改变原有结构构型的前提下,有效降低结构的共振响应。首先,建立了反射镜组件的有限元模型,分析了反射镜组件模态应变能分布规律,确定了Bipod支撑结构的柔性环节为约束阻尼的铺敷位置。然后,通过有限元法分析比较了不同约束层材料以及约束层和阻尼层厚度对结构减振效果的影响,为粘弹性约束阻尼减振技术在大口径反射镜组件上的实际应用提供了参考。     

大口径双拱型SiC反射镜背部构型初步研究

反射镜厚度、面板厚度及背部筋板宽度是影响反射镜自重变形的3个主要参数。文章利用有限元软件建立大口径双拱型SiC反射镜模型,分析了三者对自重变形的影响,得到反射镜厚度对面形影响最大,面板厚度次之,背部筋板宽度影响最小的结论。并根据分析结果建立了轻量化程度高、镜面自重变形小的双拱型反射镜模型。     

大口径SiC反射镜背部筋板布局设计研究

背部筋板布局在大口径反射镜轻量化设计中占有重要地位。在工程上，反射镜构型只能从有限的种类和数量中选取。为了进一步提高优化效率，文章对大口径SiC反射镜背部拓扑构型的分类方法进行了研究，提出了三角形筋板构型分类方法。文章按照分类进行了实例设计和计算，结果说明这种分类对大口径SiC反射镜背部筋板的布局设计有很好的指导作用。     

基于不同成核层的碳化硅基底反射镜特性研究

不同的成核材料对金属Ag薄膜生长具有不同的细化作用,材料晶格常数差异会导致不同薄膜材料在生长过程中产生不同的表面弛豫现象,导致薄膜生长模式差异。由于材料特性及制备工艺限制,成型SiC材料表面和坯体中会存在一定的孔洞缺陷,抛光后的SiC,特别是反应烧结SiC基底表面粗糙度依然较大,表面镀制的金属膜由于对基底形貌的复制,具有较大的散射,影响光学系统的成像品质。为改善具有表面孔洞RB-SiC材料的表面特性,利用热蒸发工艺分别在抛光RB-SiC表面沉积了10nm厚的Cr、Ti、Ge三种不同成核材料,对孔洞形貌改变、表面粗糙度进行分析;并进一步研究了RB-SiC基底沉积三种成核材料金属Ag反射镜的特性。研究结果表明,由于材料晶格常数差异导致不同薄膜材料在生长过程中产生的表面弛豫强弱不同,Cr、Ti、Ge三种成核材料在RB-SiC表面孔洞中的生长方式不同;金属Ti具有更好的孔洞修补能力,并且沉积100nm金属Ag后对可见光谱的杂散光最小。     

中国遥感卫星系统灾害监测能力研究

通过研究、归纳中国在气象、海洋、农业、减灾、资源、环境等方面的九类重大自然灾害的监测对空间遥感的应用需求,绘出了九类重大自然灾害在时间分辨率和空间分辨率上的相应分布图;介绍了中国遥感卫星系统的发展现状,绘制其对九类重大自然灾害监测的能力满足度曲线,在此基础上,预测了中国未来遥感卫星系统的灾害监测能力包线应具有的能力,提出了中国未来遥感卫星系统的能力配置及发展建议。     

光学遥感器光电信号处理系统的空间辐射效应研究

文章针对光学遥感器光电信号处理系统,描述了空间辐射效应研究的方法和途径。首先介绍了光学遥感器常用运行轨道的空间辐射环境,然后选择光学遥感器的光电信号处理系统作为分析模型,介绍了光电信号处理系统的电路组成和主要元器件,从器件级、电路级到系统级对空间辐射效应的危害性进行分析,并且结合元器件的抗辐射性能现状,归纳了辐射效应的薄弱环节及主要元器件需要进行的辐照试验。最后对空间辐射效应研究的方法和步骤进行了总结。