大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究

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1、第3l卷第3期航天返回与遥感2010年6月SPACECRAFTRECOⅥ强Y&REM饥ESENS矾G15大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究陈晓丽王彬杨秉新(北京空间机电研究所，北京100076)摘要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。关键词大口

2、径超轻型反射镜定位与支撑卸载支撑空间光学遥感器中图分类号：V423．4文献标识码：A文章编号：1009—8518(20lo)03一0015—06StudyofPositioningandMountingSchemeofLargeApertureUltra-lightSpaceReflectorChenXiaoliWangBinYangBingxin(B刨崦instituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijins100076，China)Al矧a'aetTheapertureofop

3、ticalremotesensorislargerandlargerfortheincreasingresolutionandthedevelop—mentofgeostationaryearthobservation．Laceaperturereflectorhasbeconleakeyfactoraffectingtheperformance，weightandcostoftheremotesensor．Theultra-hghtreflectorwith2mdiameterisstudiedandthefun

4、ctionofpositioningandmountillgsystemis戤lal)，zed．Thepositioningandmountingschemewhichfitthelargeapertureuhra-lightreflectorisputforwardandthe玎唆di2丑6∞oftheschemeisgiven．脚wordsIJa学apertureuhra-lightreflectorPositioningandmountingGravityunloadingmoI=mtinsSpace删cal

5、remotese嘲1引言随着需求的提高和光学遥感器技术的发展，未来20年，我国将有多台空间光学遥感器的口径超过2m。对于空间光学系统来说，反射镜的价格与其直径的平方成正比，反射镜支撑结构和制造的价格与其直径的三次方成正比⋯1。由此可见，大型光学反射镜在高分辨率空间光学遥感器中的地位十分重要，其面形精度直接决定了仪器的精度，其质量在一定程度上决定了整台仪器的质量和造价幢J。因此，可以说，直径2m的大口径反射镜已经成为影响遥感器性能、质量和研制成本的关键因素。如何降低反射镜的质量，保证其在轨的面形精度已经成为遥感器设计

6、者关注的焦点。当反射镜尺寸较小时，反射镜通常是刚性的，但是，随着反射镜尺寸的增大，以及反射镜面密度越来越小，反射镜的柔性越来越大，反射镜的定位和支撑系统将面临更大的挑战。首先，反射镜刚度的下降会导致反射镜更容易受到重力、发射载荷以及装配应力的影响；其次，由于口径的增大，反射镜因环境温度变化及收稿日期：2010—02—14基金项目：国家重大科技专项工程16航天返回与遥感2010年第31卷镜体温度梯度而产生的镜面热变形增大，因此，大口径、超轻型反射镜定位和支撑系统面临更大挑战。2定位和支撑系统的主要功能反射镜在加工、检

7、测以及装调等各个阶段都需要定位和支撑系统，光轴方向不同时，反射镜需要的定位和支撑方式不同，本文研究的反射镜在加工状态、装调状态以及发射状态时光轴都是垂直向上的，因此，主要研究反射镜光轴垂直向上时的定位和支撑方式。按照遥感器的工作阶段，定位和支撑系统的功能可以概括为以下几个方面：(1)地面装调、测试阶段反射镜在空间失重环境下工作，但加工、检测以及装调都在地面重力环境下进行，因此，在光学系统的装调和测试阶段，反射镜的定位和支撑系统除保证反射镜的位置精度外，还必须能模拟空间失重状态，从而降低重力环境对主镜面形精度的影响。

8、(2)发射阶段在发射阶段，光学系统要经受加速度、冲击和振动的影响。这一阶段，定位和支撑系统保证反射镜的安全和位置精度最为重要。(3)在轨工作阶段在轨工作阶段，反射镜主要受温度环境的影响，定位和支撑系统在此阶段的主要功能是保证位置精度的同时，减小温度环境变化对反射镜面形精度的影响。因此，应当避免定位系统对反射镜的过定位，避免热环境变化对反射镜产生内应力从而影响