空间光学遥感器光机结构材料应用情况及展望

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1、航天返回与遥感第32卷第4期SPACECRAFTREC0VERY&REMOTESENSING2011年8月空间光学遥感器光机结构材料应用情况及展望赵野1,2李玲z(1西北工业大学，西安710072；2北京空间机电研究所，北京100076)摘要介绍了空间光学遥感器的技术特点，综述了近年来空间光学遥感器光机结构材料的应用状况，对空间光学遥感器的光机结构材料发展趋势进行了展望。关键词遥感器光机结构材料应用空间遥感中图分类号：V25文献标识码：A文章编号：1009—8518(2ol1)o4—0068—07‘Th

2、eApplicationandProspectofOpticalandMechanicalStructureMaterialsforSpaceOpticalRemoteSensorZhaoYe。LiLing2(1NorthwesternPolyteehniealUniversity，Xi’an710072，China)(2BeringInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractThetechnicalcharacte

3、risticofspaceopticalremotesensorwasintroducedinthispaper．Asum—marizewasmadetogeneralizethecurrentapplicationsofspaceopticalsensormateria1．Attheendofthispaper，thedevelopmenttrendofopticalandmechanicalmaterialofspaceopticalsensorwasdiscussed．KeywordsRemote

4、sensorOpticalandmechanicalstructureMaterialAppliationSpaceremotesensing1引言空间光学遥感器是航天对天、地观测的主要有效载荷，随着对地球或其他星体探索的信息量及成像品质要求的提高，空间光学遥感器不仅要具有高分辨率和良好像质，而且还要在结构轻量化的同时具有较高的可靠性。遥感器分辨率的提高，不仅对光学系统本身的精度要求更高，而且使得遥感器本身体积变大。对其支撑结构、材料及对工作环境的适应能力提出了更加苛刻的要求。在轨寿命与任务性质决定了遥

5、感器必须在严酷的空间环境下具有可靠的光学性能。这些严酷的空间环境体现在运载阶段和在轨运行阶段的动力学环境以及空间轨道真空、辐射与冷热环境。遥感器经过运载阶段，由于外部动力干扰，可能使遥感器结构出现残余变形甚至遭到破坏。入轨后，遥感器处于空间微重力环境，航天器的姿态变化、遥感器的整体振动和其内部各个光学元件的振动，以及所处温度环境，导致在成像过程中光学系统视轴的漂移、抖动和光学元件发生面形变化等，从而影响成像品质IJI。因此，空间环境下成像遥感器的光学系统对结构尺寸稳定性的要求甚高。影响空间光学遥感器稳定

6、性的主要因素如图1所示。收稿日期：2011-04—10第4期越野等：空间光学遥感器光机结构材料应用情况及展望／温度j湿度操作／运输j发射，振动厦力释放_『J星颤振辐照真空。寿命图l影响空问光学遥感器稳定性的主要因素环晓l__2空间光学遥感r}器对光机结构材料的基本要求地发在面射轨针对空间遥感器所经历的环境特点，在遥感器的光机结构材料选择中，主要考虑材料的力学性能和热性能两个方面。比刚度是材料的弹性模量与密度的比值(E／P)，是衡量材料力学性能的重要指标，高比刚度即材料应具有高的弹性模量和低的密度。材料热

7、性能主要是指材料的比热容、线胀系数及导热系数，它们都是影响遥感器成像品质的关键因素。在空间遥感器的研制中，主要考虑的是材料的导热系数和线胀系数两个物理参量。材料的热稳定性即材料的导热系数与线胀系数的比值()t／a1)。空间遥感器结构材料一般应选择热稳定性好的材料，即材料的(／。【1)比值越大其空问应用的热适应性越好。实际上材料的各项品质并不均衡，有的材料热性能好，有的材料力学性能优良，为了综合考虑其性能，一般可以用材料的比刚度与热稳定性参数的乘积即(E／P)·(A／a1)来进行比较，比刚度与热稳定的乘积

8、可以反映材料空间应用的综合品质。通过上面所述的综合品质计算方法，在某个性能达到要求的情况下，根据设计需要，可以对各个材料参数设置相应的权重系数l2l。在空问遥感器材料的选用中，除了考虑比刚度和热稳定的因素外，还要考虑材料的0．2％屈服应力、湿膨胀系数(CME)、蠕变、真空出气要求以及成本、机械加丁性能等。空间光学遥感器对光机结构材料的基本要求如表l所示表1空间光学遥感器对光机结构材料的基本要求特性一般要求备注刚度E—同J口‘比刚度／P高密度