空间反射镜组件的环境适应性设计

曲利新



空间反射镜组件的环境适应性设计

曲利新

( 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033 )

为了保证空间反射镜具备优良的力学和热性能，在反射镜结构设计阶段对其进行结构尺寸稳定性分析至关重要。设计了某1 200 mm×450 mm口径长条形空间反射镜的轻量化结构，采用SiC材料制作反射镜镜坯，反射镜背部开三角形轻量化孔，提出一种背部3点柔性支撑方案，并设计了反射镜的支撑结构。通过对反射镜及其支撑结构在重力载荷和温度载荷工况下的变形分析，拟合出反射镜面的面形PV值、RMS值以及镜面的倾斜量，并依此作为修改设计方案的依据。分析结果表明，在向重力作用下反射镜面形PV为51.9 nm，RMS为9.2 nm，反射镜绕轴倾角为2.9″；4 ℃均匀温升载荷作用下，反射镜面形PV为69.8 nm，RMS为12.4 nm；反射镜组件的基频为173 Hz，能够满足空间应用要求。

空间相机；反射镜；轻量化；柔性支撑；环境适应性

0 引 言

随着空间科学技术的发展，从空间对地进行观测已成为人们认识地球的一种有效方法，空间相机是最主要的空间对地观测仪器，在气象、地球资源、海洋、环境和灾害监测、军事侦察等方面获得了广泛的应用[1]。高分辨力是当今世界各国发展空间对地观测的一个发展趋势，随着分辨率越来越高，空间相机反射镜的口径也越来越大，反射镜口径的增大给空间相机光机结构的设计带来巨大的困难，这主要是由于相机要在地面1 g重力载荷下完成加工、检测和装调，而入轨后为空间微重力环境，这将引起大口径空间反射镜产生重力回弹变形，一旦变形超过反射镜所要求的面形精度和位置精度要求，空间相机将不能良好成像，甚至导致整个任务失败。……