采用主动光学技术空间望远镜发射时的主镜安全性研究

Without any effect of atmosphere on the optical observation, space telescope can get better optical resolution and wider observation wavelength range than ground-based telescope. So it becomes one of the hot spots for the telescope development. For large-aperture space telescopes, the primary mirror survivability during the launch stage is one of the important issues for space telescope which employs the active optics. It need to be addressed urgently. According to the particularity of the space telescope, this research analyses the main factors which affect the primary mirror survivability. The primary mirror may be destroyed at the launch moment due to acceleration and fervent vibration condition. In order to ensure the security of primary mirror,our research intends to complete the principle of the force actuators which may be equipped with a locking mechanism and applied to active support system.Through the studies,we want to increase the stiffness of the axial support system to protect the primary mirror. At the same time,the force actuator is more suitable for sapce telescope which need higher performance and reliability, and it must has lower energy consumption and weight. Under the space environment of low temperature and vacuum , the force actuators can work normally. When the telescope is on orbit, the locking mechanism can unlock itself. After unlocking, the correction capability of active support system may not be affected by the mechanism. The research may bring great significance and important application for project of large-aperture space telescope. Simultaneously, the scheme of the force actuator can also be widely used in ground-based telescopes. Especially， it may be applied to the south pole telescope.

空间望远镜进行光学观测不受大气层的影响，从而可以获得更好的光学分辨率及更宽的观测波段范围，因此成为望远镜研制的热点。而对于开展空间大口径望远镜的研究，采用主动光学技术的主镜发射时的安全性是迫切需要解决的重要问题之一。本项目针对空间望远镜研制的特殊性，分析影响望远镜发射时主镜安全的主要因素。拟通过对具有锁定功能且用于主动光学支撑系统的力促动器进行原理性研究，解决主镜主动支撑系统轴向刚度差的问题，从而确保在发射阶段时加速及强烈振动条件下的主镜安全。同时,该力促动器方案适合于空间望远镜的使用，满足可靠性高、能耗低及质量小等要求，并能在真空及空间低温环境正常使用。在轨运行时，锁定机构自行解锁，从而不影响主动支撑的校正能力。本项目研究成果对于开展空间大口径望远镜的研究有重要意义和实用价值，并且，所研究的力促动器方案也可广泛应用于地面望远镜，更能实现在南极望远镜的应用。

空间望远镜进行光学观测不受大气层的影响，因此可以获得更好的光学分辨率及更宽的观测波段范围，已成为望远镜研制的热点。而对于开展空间大口径望远镜的研究，主镜主动光学支撑系统研究是必须要解决的关键技术之一。本文针对空间望远镜研制的特殊性，总结得出本课题研究的两方面主要内容：发射阶段主镜安全性研究，空间力促动器研究。.空间望远镜发射时主镜的安全性研究，文中从主镜可能受到的载荷条件出发，分析微晶玻璃及碳化硅两种镜坯主镜经受超重静力载荷作用下的应力情况，得出采用微晶玻璃主镜时，其轴向系统需增加辅助轴向支撑确保主镜安全。发射过程中，舱体对主镜系统产生简谐激励作用，本文分析了主镜系统的动力学特性，结果显示两种镜坯主镜均会在舱体激振作用下发生共振，因此需在望远镜与火箭舱体的连接处增加隔振措施。.针对空间望远镜所用力促动器的特殊要求，本文提出了三种可能的方案：永磁式力促动器、机电永磁式力促动器及电磁式力促动器，分别介绍了这三种形式力促动器的结构、工作原理及工作特点，并初步设计三种力促动器结构，根据永磁体磁场计算理论，通过ANSYS软件电磁场分析模块，计算三种形式力促动器的输出力能力及工作时的精度，从原理上分析力促动器自锁情况。.针对上述永磁式力促动器和机电永磁式力促动器方案，对这两种形式的力促动器进行详细结构设计及加工装配。通过控制系统的闭环控制对所设计力促动器进行实验测试，观察永磁式和机电永磁式力促动器的输出力大小、响应速度、精度及断电自锁能力。.本研究对空间望远镜发射时主镜安全性就行了系统的研究，其研究成果对于我国开展空间大口径望远镜的研究有重要意义和实用价值。