面向航天快速发射的光学载荷设计与制造

徐思华; 于新辰

doi:10.37188/OPE.20212903.0513

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向航天快速发射的光学载荷设计与制造

更新时间：2026-09-11

- 面向航天快速发射的光学载荷设计与制造
- Design and manufacture of micro-nano satellite optical payload for aerospace rapid launch
- 光学精密工程 2021年29卷第3期页码：513-523
- 作者机构：
  
  西昌卫星发射中心，四川西昌 615000
- 作者简介：
  
  徐思华（1994-），男，四川彭山人，硕士，助理工程师，2017年于中国海洋大学获得学士学位，2019年于国防科技大学获得硕士学位，主要从事光机设计与制造以及运载火箭动力技术的研究工作。E-mail：1026229921@qq.com
  于新辰（1991-），男，安徽涡阳人，硕士研究生，工程师，2011年于清华大学获得学士学位，主要从事高能激光技术以及运载火箭动力技术的研究。E-mail：yxcpp@qq.com
- 基金信息：
  
  国防基础科研科学挑战专题(TZ2018006)
- DOI：10.37188/OPE.20212903.0513
  中图分类号： V19
- 收稿：2020-07-29，
  
  修回：2020-08-21，
  
  纸质出版：2021-03-15
- 稿件说明：
移动端阅览
徐思华,于新辰.面向航天快速发射的光学载荷设计与制造[J].光学精密工程,2021,29(03):513-523.

XU Si-hua,YU Xin-chen.Design and manufacture of micro-nano satellite optical payload for aerospace rapid launch[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(03):513-523.
徐思华,于新辰.面向航天快速发射的光学载荷设计与制造[J].光学精密工程,2021,29(03):513-523. DOI： 10.37188/OPE.20212903.0513.

XU Si-hua,YU Xin-chen.Design and manufacture of micro-nano satellite optical payload for aerospace rapid launch[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(03):513-523. DOI： 10.37188/OPE.20212903.0513.

摘要

为系统地介绍面向航天快速发射的微纳卫星光学载荷设计与制造过程，从光学原理设计出发，以折反式光学相机为研究对象，主要介绍光学元件的结构设计、力学分析、加工及检测过程，最终得到500 km对地极限分辨率为3.1 m的光学载荷。研制结果表明，通过合理的光机结构设计，并选取单点金刚石车削、磁流变修形以及计算机控制光学表面成形加工等工艺，能够满足航天快发技术对于光学卫星载荷短研制周期、高性能、轻质量、小体积以及低成本的技术要求，为研制同类型相机和进一步提高航天快发技术提供了参考。

Abstract

This study focuses on the design and fabrication of a catadioptric optical camera used in rapid-launch aerospace systems. We first introduce the optical design principles followed by the structural design， mechanical analysis， processing， and inspection process of the optical components. Finally， an optical payload with a resolution of 3.1 m to 500 km is obtained. The results show that the follow-up development process can be greatly simplified through reasonable optical principles and opto-mechanical structural design. Optical components that meet the accuracy requirements can be quickly processed using single-point diamond turning （SPDT）， magneto-rheological finishing （MRF）， and computer-controlled optical surfacing （CCOS）. The above methods can fulfil the technical requirements of rapid-launch aerospace technology for optical satellite payloads； the methods are quick， highly efficient， lightweight， and economical. This article provides a reference for the development of the same type of camera and the improvement of rapid-launch aerospace technology.

关键词

Keywords

references

杨永锋，李明泽，钱军，等 . 航天快速发射内涵分析［J］. 导弹与航天运载技术， 2016 （ 5 ）： 44 - 47 .

YANG Y F ， LI M Z ， QIAN J ， et al . . Connotation analysis on the aerospace rapid launch ［J］. Missiles and Space Vehicles ， 2016 （ 5 ）： 44 - 47 . （in Chinese）

李明泽，陈景鹏，白国玉，等 . 航天快速发射需求研究［J］. 现代电子技术， 2014 ， 37 （ 19 ）： 125 - 127，131 .

LI M Z ， CHEN J P ， BAI G Y ， et al . . Study on demand of space rapid launch ［J］. Modern Electronics Technique ， 2014 ， 37 （ 19 ）： 125 - 127，131 . （in Chinese）

赵星，肖流长，张赞，等 . 基于面形斜率的高斯径向基自由曲面优化设计及公差分析［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 12 ）： 2499 - 2508 .

ZHAO X ， XIAO L CH ， ZHANG Z ， et al . . Optimization and tolerance analysis of freeform surface using Gaussian RBF-Slope model ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 12 ）： 2499 - 2508 . （in Chinese）

吕博，刘伟奇，董得义 . 同轴大压缩比大相对孔径相机的光学系统设计［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 8 ）： 1651 - 1660 .

LÜ B ， LIU W Q ， DONG D Y . Optical system design for coaxial camera with large compression and large relative aperture ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 8 ）： 1651 - 1660 . （in Chinese）

ANDERSON D ， PARKS R E ， HANSEN Q M ， et al .. Gravity deflections of lightweighted mirrors ［C］. 1982 Astronomy Conferences. Proc SPIE 0332 ， Advanced Technology Optical Telescopes I ， Tucson ， USA . 1982 ， 0332 ： 424 - 435 .

朱能兵 . 轻量化反射镜支撑结构设计研究［D］. 北京：中国科学院大学， 2017 .

ZHU N B . Research on the Design of the Supporting Structure of Lightweight Mirror ［D］. Beijing ： University of Chinese Academy of Sciences ， 2017 . （in Chinese）

穆永吉，万渊，刘继桥，等 . 星载激光雷达望远镜主镜光机分析与优化［J］. 红外与激光工程， 2018 ， 47 （ 7 ）： 0718002 .

MU Y J ， WAN Y ， LIU J Q ， et al . . Optomechanical analysis and optimization of spaceborne lidar telescope primary mirror ［J］. Infrared and Laser Engineering ， 2018 ， 47 （ 7 ）： 0718002 . （in Chinese）

赵宏超，张景旭，杨飞，等 . 预紧式八翼梁次镜支撑结构的动力学分析［J］. 光学精密工程， 2013 ， 21 （ 5 ）： 1199 - 1204 .

ZHAO H CH ， ZHANG J X ， YANG F ， et al . . Preloading eight-vane spider for supporting structure of secondary mirror ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2013 ， 21 （ 5 ）： 1199 - 1204 . （in Chinese）

张庆君，王光远，郑钢铁 . 光学遥感卫星微振动抑制方法及关键技术［J］. 宇航学报， 2015 ， 36 （ 2 ）： 125 - 132 .

ZHANG Q J ， WANG G Y ， ZHENG G T . Micro-vibration attenuation methods and key techniques for optical remote sensing satellite ［J］. Journal of Astronautics ， 2015 ， 36 （ 2 ）： 125 - 132 . （in Chinese）

刘涛，刘锦凡，唐国安 . 液体火箭POGO振动分析的矢量拟合法［J］. 振动与冲击， 2019 ， 38 （ 19 ）： 26 - 30，51 .

LIU T ， LIU J F ， TANG G A . Vector fitting method for liquid rocket's POGO vibration analysis ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2019 ， 38 （ 19 ）： 26 - 30，51 . （in Chinese）

RYU G M ， LEE G J ， HYUN S W ， et al .. A study on ultra-precision machining technique for Al6061-T6 to fabricate space infrared optics ［C］. Space Telescopes and Instrumentation 2014 ： Optical ， Infrared ， and Millimeter Wave. Montréal ， Quebec ， Canada. SPIE ， 2014 ， 9143 （ 4Z ）： 1 - 10 .

巩岩，赵磊 . 单点金刚石机床及其在光学工程领域的应用［J］. 中国光学， 2011 ， 4 （ 6 ）： 537 - 545 .

GONG Y ， ZHAO L . Single point diamond machines and their applications to optical engineering ［J］. Chinese Journal of Optics ， 2011 ， 4 （ 6 ）： 537 - 545 . （in Chinese）

浏览量

1898

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

大型光学载荷次镜调整机构优化设计及误差分配

光学有效载荷在轨隔振器的设计

基于通道注意力增强网络的高效消色差超透镜逆向设计

中国仪器企业如何突破规模瓶颈

增强反射的被动非视域成像U-NET重构