遥感器CCD驱动器热设计及其在摄像过程中的温度变化

CCD驱动器是航天成像遥感器摄像过程中的主要热源之一。防止CCD驱动器过热是保证其正常工作的重要方面。介绍了遥感器的工作模式和对CCD驱动器采取的热控制措施。通过热平衡试验,利用回归的方法,对CCD驱动器在摄像过程中的温度变化规律进行了分析,同时对热控制效果进行了评估。CCD驱动器工作时升温速率在0.85℃/min左右,整个摄像过程中最高温度约为26℃,所实施的热控制措施效果理想。     

GOES望远镜的热/光学实验装置

GOES（Deostationary Operational　Environmental Satellite）望远镜采用被动式温度补偿,因而能在较大的温度范围内满足对焦点的要求。所进行的热光学实验旨在了解温度梯度对望远镜的光学性能和望远镜“指向误差”重复性的影响。文章讨论了望远镜的温度补偿系统、望远镜工作所在的热环境以及对不同温度条件下望远镜光学性能进行测试的实验装置。     

温度变化对遥感器光机结构尺寸稳定性的影响

以某光学遥感器光机结构为例,用温度水平、轴向温差、径向温差及周向温差序列表示温度场．用主次镜相对各自理想位置的变化、方程参数的变化及面形质量的变化表示尺寸稳定性的变化．探讨不同形式的温度场变化与尺寸稳定性变化之间的关系。结果表明,不同形式的温度场变化对光机结构尺寸稳定性影响的灵敏程度不同。     

反射(折反)式望远镜物镜的形式及其像差

介绍了反射（折反）式望远镜物镜结构形式的发展,归纳和总结了典型结构的光学元件曲面形式和系统像差情况。     

温度梯度对MOC相机主镜的影响

MOC（Mars Observer Camera)是1992年9月发射的火星探测飞行器的一部分，具有Cassegrain式主光学系统，能够以高分辨率返回火星表面图像。其主镜直径约351．54mm，材料为熔石英。为使主镜刚度高、质量轻，采用“单弧”（Single arch)后表面轮廓设计。设计和加工完成后，对主镜进行的轨道热环境模拟试验表明，在相机成像过程中主镜有较大的径向温度梯度，同时存在较小的轴向和周向温度梯度。最初认为温度梯度的存在将产生不可控制的像差。然而有限元分析表明，这种薄镜反射面的曲率半径（ROC）在径向温度梯度作用下的变化几乎是线性的，而径向温度梯度仅产生曲率半径的变化，不其他影响成像质量的表面变形。主镜热控系统利用了这种影响，能够对曲率半径进行地面控制。在热真空室（模拟轨道环境）内利用干涉测量方法，就径向温度梯度对相机的影响及热控制系统的作用进行了试验，证明了有限元分析的正确性和热控方法的可行性。     

航天光学遥感器光机结构尺寸稳定性变化对成像质量的影响

发射过程中的力学环境和在轨运行时的热环境,影响航天光学遥感器的尺寸稳定性,进而影响成像质量。用光学元件相对各自理想位置的变化、光学元件方程参数的变化和光学元件面形质量的变化表示遥感器光机结构尺寸稳定性的变化。结合实际工程项目,利用Zemax软件,分析主、次镜离焦、离轴、倾斜以及非球面方程参数变化对成像质量的影响。结果表明,离焦和非球面方程参数变化对成像质量影响较离轴和倾斜敏感。     

美国的EO-1高级对地观测遥感器

高级对地观测遥感器(ALI,TheAdvancedLandImager)是美国宇航局(NASA)新千年计划(NMP,NewMillenniumProgram)中对地观测EO-1(EarthObservation)任务的有效载荷。EO-1任务的目的是通过空间飞行来验证与下一代卫星相关的高级技术,所搭载的对地观测遥感器光学系统采用三反式设计,垂直于轨道横向方向的视场角达15°,反射镜材料为碳化硅(SiC)。遥感器的波长范围是从可见光到短红外的10个光谱波段,采用了多光谱探测器和多光谱滤光阵列的融合技术。     

用于多光谱遥感器的离轴三反射镜光学系统的设计与检验

未来的航空侦察系统要求其光学系统在宽视场范围内具有高空间分辨率。该遥感器飞行高度为10km,在6°视场内需要分辨10cm的地面目标,光谱覆盖范围为0.4μm～10.0μm,包括可见光、近红外(NIR)、中红外(MWIR)和远红外(LWIR)。本文介绍了满足这些要求的离轴三反射镜光学系统的设计和相关的试验结果。三反射镜消像散系统包括两个非球面凹反射镜和一个球面凸反射镜,并实现了远心平像场设计。     

快速、低成本SiC光学元件的加工技术

碳化硅（SiC)是制作高性能光学元件的最佳材料，具有优于铍和低膨胀玻璃陶瓷的比刚度（r/E)、热导率和尺寸稳定等性能，但在预压、铸造、成型和精加工过程中的高额费用却成为其在光学系统中广泛应用的主要障碍。即便是在为该项任务特殊设计的专用设备上，使用金刚石磨削的过程也是缓慢且昂贵的。本文描述的加工方法是利用多轴计算机数控（CNC）机床对一种特种石墨材料进行加工。这种石墨很容易被加工成任意复杂的形状，同时又能满足轻量化要求。然后将加工后的石墨件完全转化成SiC。这种转化保持了良好的尺寸稳定性。转化成SiC后的光学表面覆盖着细小颗粒，用传统的光学抛光技术对其进行抛光便可获得理想的表面光洁度。     

空间光学遥感器热设计中的计算机数值模拟

介绍了某空间光学遥感器所处的空间热环境 ,分析了热环境的变化对光学遥感器尺寸稳定性以及对成像质量的影响。根据以遥感器为中心而建立的热平衡方程 ,利用有限元分析软件进行光学遥感器热设计的计算机数值模拟计算。分析结果表明 ,所提出的热设计方法大大改善了遥感器的温度场分布 ,能够满足光学设计所提出的要求