發(fā)布時(shí)間：2021-06-25 08:58

　　隨著天文科學(xué)的發(fā)展,為了獲得宇宙更深處微弱信號(hào)的高質(zhì)量圖像,對(duì)望遠(yuǎn)鏡的分辨率的要求越來(lái)越高,為了獲取更高的分辨率,望遠(yuǎn)鏡的口徑也將越來(lái)越大。但運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力和包絡(luò)尺寸限制了望遠(yuǎn)鏡口徑的增加,在軌組裝技術(shù)成為解決這一矛盾的有效途徑。各航天大國(guó)紛紛展開(kāi)在軌組裝望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的研究。熱控系統(tǒng)是望遠(yuǎn)鏡在軌正常運(yùn)行、獲得高質(zhì)量圖像的重要保障,由于在軌組裝望遠(yuǎn)鏡在體積、結(jié)構(gòu)等方面與傳統(tǒng)航天器存在一定的差別,包覆多層等熱控手段會(huì)對(duì)組裝過(guò)程產(chǎn)生干擾等原因,傳統(tǒng)的熱控措施不能完全滿足在軌組裝望遠(yuǎn)鏡的熱控需求,因此面向在軌組裝望遠(yuǎn)鏡熱控技術(shù)的研究也應(yīng)同步展開(kāi)。本文以某10m在軌組裝望遠(yuǎn)鏡為研究對(duì)象,進(jìn)行了在軌組裝望遠(yuǎn)鏡熱控技術(shù)的研究。望遠(yuǎn)鏡軌道環(huán)境特性是望遠(yuǎn)鏡熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提,文中首先研究分析了望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行軌道日地第二拉格朗日點(diǎn)Halo軌道的熱環(huán)境特性,并計(jì)算了軌道的外熱流,用于指導(dǎo)熱設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證。借助該軌道太陽(yáng)等主要外熱源均位于同一側(cè)且背向太陽(yáng)的一面無(wú)強(qiáng)的可見(jiàn)光和熱輻射的特性,開(kāi)展了了多層薄膜式遮陽(yáng)罩的研究,通過(guò)遮陽(yáng)罩阻隔太陽(yáng)光,使望遠(yuǎn)鏡通過(guò)被動(dòng)輻射降溫至工作溫度。研究確定了遮陽(yáng)罩的形狀、尺寸、... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡Figure1.1JamesWebbSpaceTelescope

第1章引言3大部分熱量經(jīng)過(guò)有限次反射后排向太空中。圖1.1詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡Figure1.1JamesWebbSpaceTelescope1.2.2SAFIR熱設(shè)計(jì)SAFIR作為一臺(tái)遠(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)鏡，對(duì)于溫度的要求更加嚴(yán)苛，工作時(shí)望遠(yuǎn)鏡及其光學(xué)系統(tǒng)將降溫至4K。為達(dá)到該目標(biāo)，SAFIR將采用遮陽(yáng)罩與制冷機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行熱控制。與其他遮陽(yáng)罩各層安裝在同一個(gè)平臺(tái)上不同，如圖1.2該遮陽(yáng)罩將被安裝在40K和15K兩個(gè)平臺(tái)上。通過(guò)40K平臺(tái)的遮陽(yáng)罩將太陽(yáng)的大部分熱量通過(guò)制冷機(jī)將15K平臺(tái)冷卻至15K，通過(guò)安裝在該平臺(tái)的遮陽(yáng)罩進(jìn)一步對(duì)熱量進(jìn)行隔離，近乎完全隔絕來(lái)自太陽(yáng)的熱量。圖1.2單孔徑遠(yuǎn)紅外天文臺(tái)Figure1.2Singleaperturefar-infraredobservatory1.2.3ATLAST熱設(shè)計(jì)主鏡次鏡遮陽(yáng)罩低溫面（15K平臺(tái)）遮陽(yáng)罩高溫面（40K平臺(tái)）

超大口徑在軌組裝望遠(yuǎn)鏡熱控技術(shù)研究4與前兩臺(tái)不同，ATLAST-9.2m的工作溫度是室溫，其遮陽(yáng)罩主要作用為避免望遠(yuǎn)鏡直接暴露在太陽(yáng)輻射下造成溫度過(guò)高的情況，同時(shí)起到抑制雜散光的作用。其遮陽(yáng)罩由4層薄膜構(gòu)成，面向太陽(yáng)的一層采用Kapton-E薄膜，向陽(yáng)面鍍摻雜硅涂層以避免遮陽(yáng)罩溫度過(guò)高，背面鍍鋁從而獲得低的發(fā)射率，減少透過(guò)該層的輻射，其余3層為black-Kapton薄膜。為降低制造和展開(kāi)難度，吸取JWST遮陽(yáng)罩的教訓(xùn)，如圖1.3其遮陽(yáng)罩形狀被設(shè)計(jì)的盡可能簡(jiǎn)單，各層均為平面形狀，以保證展開(kāi)的高可靠性。圖1.3先進(jìn)技術(shù)大口徑空間望遠(yuǎn)鏡-9.2mFigure1.3ATLAST-9.2m1.3空間光學(xué)遙感器熱控技術(shù)簡(jiǎn)介航天器運(yùn)行在熱條件復(fù)雜多變的太空環(huán)境中，要長(zhǎng)期受到太陽(yáng)及行星的熱輻射和空間低溫?zé)岢磷饔茫瑴囟葓?chǎng)變化非常劇烈，陽(yáng)照區(qū)和陰影區(qū)的表面溫度波動(dòng)可達(dá)±200℃，溫度環(huán)境極其惡劣。航天器熱控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，是航天器在軌正常運(yùn)行的重要保障。它涉及材料科學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、熱工學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)等諸多科學(xué)領(lǐng)域[8]。其主要目的是通過(guò)一些熱控手段來(lái)控制航天器內(nèi)部不同部位之間以及內(nèi)部與外部的熱交換，使航天器在軌運(yùn)行過(guò)程中各部分的溫度均保持在其正常工作所需求的范圍內(nèi)。為了達(dá)到熱控的需求，眾多的航天工作者投入到了航天器熱控技術(shù)領(lǐng)域的研究[9-13]，基本奠定了以被動(dòng)熱控為主、主動(dòng)熱控為輔，主被動(dòng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則和以分析計(jì)算為前導(dǎo)、熱平衡試驗(yàn)為驗(yàn)證的設(shè)計(jì)程序[14]。下面是一些常用的熱控措施的介紹。被動(dòng)熱控是指在航天器上通過(guò)使用多層隔熱材料、熱控涂層、熱管等[15]被動(dòng)熱控措施以及優(yōu)化航天器結(jié)構(gòu)對(duì)航天器進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，使航天器在軌運(yùn)行時(shí)熱量交換處于一個(gè)合適的狀態(tài)，一般

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]正鈦酸鋅無(wú)機(jī)熱控涂層制備及其性能研究[J]. 張杭,賀光輝,張家強(qiáng),文陳,張立功,崔慶新,白晶瑩.  表面技術(shù). 2018(09)
[2]空間相機(jī)碳纖維桁架導(dǎo)熱增強(qiáng)設(shè)計(jì)[J]. 劉光,郭亮,胡日查,吳清文.  光學(xué)精密工程. 2017(09)
[3]微膨脹型熱開(kāi)關(guān)熱特性的參數(shù)敏感性[J]. 張旭升,郭亮,馬明朝,黃勇,毛阿龍,吳清文.  光學(xué)精密工程. 2016(07)
[4]多層隔熱材料飛行試驗(yàn)研究綜述[J]. 石進(jìn)峰,吳清文,陳立恒,楊獻(xiàn)偉.  中國(guó)光學(xué). 2013(04)
[5]多層隔熱材料傳熱特性研究現(xiàn)狀及展望[J]. 李德富,楊煒平,劉小旭.  航天器環(huán)境工程. 2013(03)
[6]國(guó)外載人航天器熱控技術(shù)發(fā)展分析[J]. 卜珺珺,曹軍,楊曉林.  航天器環(huán)境工程. 2012(05)
[7]空間光譜成像儀熱設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度[J]. 郭亮,吳清文,顏昌翔.  光學(xué)精密工程. 2012(06)
[8]基于分層思想對(duì)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的有限元模型修正技術(shù)研究[J]. 朱躍,張令彌,郭勤濤.  振動(dòng)與沖擊. 2011(12)
[9]空間光譜成像儀熱設(shè)計(jì)及其分析與驗(yàn)證[J]. 郭亮,吳清文,顏昌翔.  光學(xué)精密工程. 2011(06)
[10]空間光學(xué)遙感器熱設(shè)計(jì)[J]. 楊獻(xiàn)偉,吳清文,李書(shū)勝,江帆,李志來(lái).  中國(guó)光學(xué). 2011(02)



本文編號(hào)：3248917