多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证

李强; 孔林; 张雷; 王子辰

doi:10.3788/OPE.20202804.0904

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多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2020-08-13

- 多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证
- Thermal design and validation of multispectral max width optical remote sensing satellite
- 光学精密工程 2020年28卷第4期页码：904-913
- 作者机构：
  
  1.长光卫星技术有限公司，吉林长春 130033
  2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  3.中国科学院大学，北京 100039
  4.上海质量监督检验技术研究院，上海 200233
- 作者简介：
  
  [ "李强 (1990-)，男，辽宁沈阳人，硕士，2013年于吉林大学获得学士学位，2017年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士学位，主要从事航天器热设计以及高效传热技术研究。E-mail：liqiang@charmingglobe.com" ]
  孔林 (1986-)，男，安徽舒城人，博士，副研究员，2009年于中国科学技术大学获得学士学位，2014年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位，主要从事航天器热控制、空间相机集成分析等方面的研究。E-mail: konglin@charmingglobe.com KONG Lin, E-mail: konglin@charmingglobe.com
- 基金信息：
  
  科技部重大专项资助项目(2016YFB0500904)
- DOI：10.3788/OPE.20202804.0904
  中图分类号： TP394.1; TH691.9
- 收稿日期：2019-09-16，
  
  修回日期：2019-10-18，
  
  录用日期：2019-10-18，
  
  纸质出版日期：2020-04-15
- 稿件说明：
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李强, 孔林, 张雷, 等. 多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证[J]. 光学精密工程, 2020,28(4):904-913.

Qiang LI, Lin KONG, Lei ZHANG, et al. Thermal design and validation of multispectral max width optical remote sensing satellite[J]. Optics and precision engineering, 2020, 28(4): 904-913.
李强, 孔林, 张雷, 等. 多光谱大幅宽光学遥感卫星的热设计及验证[J]. 光学精密工程, 2020,28(4):904-913. DOI： 10.3788/OPE.20202804.0904.

Qiang LI, Lin KONG, Lei ZHANG, et al. Thermal design and validation of multispectral max width optical remote sensing satellite[J]. Optics and precision engineering, 2020, 28(4): 904-913. DOI： 10.3788/OPE.20202804.0904.

摘要

为解决有限热控资源下卫星多个光学遥感载荷及平台单机的热控问题，对该卫星采取主、被动热控相结合的设计方案。首先，根据卫星自身特点、热控需求及轨道外热流确定热设计的总体方案；接着，针对光学载荷和平台重要单机进行详细热设计说明，并利用有限元分析软件计算卫星各组件的温度结果；然后，开展整星热平衡试验，获取试验温度结果判断热设计的正确性；最后，通过对比卫星在轨遥测、热分析及热试验温度数据，验证了该热设计方案的实际效果。在轨遥测数据显示：主载荷相机温度控制在19.7~20.3 ℃之间，光学小载荷温度控制在-31.2~6.6 ℃之间，舱内单机温度在9.7~29.5 ℃之间。各温度结果均满足热控指标要求，在轨数据与热分析及热试验结果偏差小于±3 ℃。表明该光学遥感卫星热设计正确可行，热分析及热试验过程合理可靠。

Abstract

In order to solve the thermal control problem of multiple optical remote sensing payloads and platform units on asatellite using limited thermal control resources

a design scheme based on active and passivethermal control strategies was presented. First

according to the satellite characteristics

thermal control requirements

and orbital heat flux

the thermal designing overall project was confirmed. Next

detailed thermal design instructions foroptical payloads and important platform instruments were listed

and the temperaturesof satellite subassemblies are calculated by finite element analysis software. Then

a thermal balance experiment on the whole satellite system was carried out to obtain test temperatures and verify the correctness of the thermal design. Finally

the real effect of the thermal design scheme was proved by comparing the temperature data obtained from on-orbit telemetry

thermal analysis

and thermal testing of the satellite. On-orbit telemetry data indicate that the temperature of the main payload camera is controlled from 19.7 ℃ to 20.3 ℃.The temperature of minor optical payloads ranged from -31.2 ℃ to 6.6 ℃

and the temperature of units inside the satellite cabinranged from 9.7 ℃ to 29.5 ℃. All the temperature results meet the requirements of the thermal control index. The temperature difference between on-orbit telemetry

thermal analysis

and thermal testing is less than ±3 ℃.The results show that the thermal design of the optical remote sensing satellite is correct and feasible

while the thermal analysis and test process are reasonable and credible.

关键词

Keywords

references

李明 . 微小卫星发展的若干思考 . 航天器工程 , 2016 . 25 ( 6 ): 1 - 5 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-8748.2016.06.001 http://doi.org/10.3969/j.issn.1673-8748.2016.06.001 .

M LI . Perspective on development of micro-small satellites . Spacecraft engineering , 2016 . 25 ( 6 ): 1 - 5 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-8748.2016.06.001 http://doi.org/10.3969/j.issn.1673-8748.2016.06.001 .

胡戈锋 , 薛力军 . 高性价比商业微小卫星研制探索 . 国际太空 , 2018 . 1 ( 2 ): 39 - 42 . http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gjtk201801010 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gjtk201801010 .

G F HU , L J XUE . Research of cost-effective commercial micro satellites . Space international , 2018 . 1 ( 2 ): 39 - 42 . http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gjtk201801010 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gjtk201801010 .

DIRK R. High-resolution imagery and video from SkySat[C]. The 2014 JACIE Workshop. Virginia: United States Geological Survey , 2014: 1-32.

K JEAN . 5 Earth-imaging start-ups coming to a sky near you . IEEE Spectrum , 2014 . ( 4 ): 20 - 21 .

于峰 , 徐娜娜 , 赵宇 , 等 . "高分四号"卫星相机热控系统设计及验证 . 航天返回与遥感 , 2016 . 37 ( 4 ): 72 - 79 . DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2016.04.010 http://doi.org/10.3969/j.issn.1009-8518.2016.04.010 .

F YU , N N XU , Y ZHAO , 等 . Thermal design and test for space camera on GF-4 satellite . Spacecraft Recovery & Remote Sensing , 2016 . 37 ( 4 ): 72 - 79 . DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2016.04.010 http://doi.org/10.3969/j.issn.1009-8518.2016.04.010 .

陈维春 , 王海星 . 大型三反离轴相机热控设计及在轨飞行验证 . 光学仪器 , 2015 . 37 ( 2 ): 116 - 122 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-5630.2015.02.006 http://doi.org/10.3969/j.issn.1005-5630.2015.02.006 .

W CH CHEN , H X WANG . Verification of thermal design and in-orbit flight for large off-axis triple-mirror anastigmatic camera . Optical Instruments , 2015 . 37 ( 2 ): 116 - 122 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-5630.2015.02.006 http://doi.org/10.3969/j.issn.1005-5630.2015.02.006 .

孔林 , 杨林 . 空间相机温度-离焦特性分析与试验 . 光学精密工程 , 2017 . 25 ( 7 ): 1825 - 1831 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract17109.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract17109.shtml .

L KONG , L YANG . Study and test of thermal-defocusing property in space camera . Opt. Precision Eng , 2017 . 25 ( 7 ): 1825 - 1831 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract17109.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract17109.shtml .

孔林 , 王栋 , 姚劲松 , 等 . 轻型空间相机支撑桁架的精确控温 . 光学精密工程 , 2014 . 22 ( 3 ): 712 - 719 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract15167.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract15167.shtml .

L KONG , D WANG , J S YAO , 等 . Precision temperature control for supporting trusses of lightweight space cameras . Opt. Precision Eng , 2014 . 22 ( 3 ): 712 - 719 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract15167.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract15167.shtml .

吴清文 , 王领华 , 杨献伟 , 等 . 炭/炭复合材料在空间光学遥感器热控制中的应用 . 光学精密工程 , 2012 . 20 ( 9 ): 1984 - 1990 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract14342.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract14342.shtml .

Q W WU , L H WANG , X W YANG , 等 . Application of carbon-carbon composites to thermal control of space optical instrument[ . Opt. Precision Eng , 2012 . 20 ( 9 ): 1984 - 1990 . http://www.eope.net/CN/abstract/abstract14342.shtml http://www.eope.net/CN/abstract/abstract14342.shtml .

李强 , 陈立恒 . 复杂外热流条件下红外探测器组件热设计 . 红外与激光工程 , 2016 . 45 ( 9 ): 09040021 - 09040027 . http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201609011 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201609011 .

Q LI , L H CHEN . Thermal design of infrared detector components in complex heat flux . Infrared and Laser Engineering , 2016 . 45 ( 9 ): 09040021 - 09040027 . http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201609011 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hwyjggc201609011 .

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