一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統的制作方法
【專利摘要】一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統，包括望遠裝置、光束控制裝置、二維跟蹤機構、窗口、密封艙載荷適配器、非密封艙載荷適配器、綜合管理模塊、載荷模塊；二維跟蹤機構驅動望遠裝置對準觀測區域，由望遠裝置接收目標信號；望遠裝置將目標信號大口徑的平行光壓縮成小口徑的平行光后送至光束控制裝置；光束控制裝置將接收到的平行光束送至非密封艙載荷適配器，同時平行光束還通過窗口送至密封艙載荷適配器；將非密封艙載荷適配器以及密封艙載荷適配器與載荷模塊相連，完成實驗任務。本發明采用該總體設計理念，能夠充分體現系統的擴展性與通用性，真正體現了未來“空間光學技術實驗室”的頂層定位要求。
【專利說明】一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于未來空間站國家光學實驗室遙感總體設計領域，涉及一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統。
【背景技術】
[0002]隨著光學遙感技術的快速發展，以及新的遙感手段的不斷涌現，對光學技術試驗的需求越來越強烈，空間光學的許多共性技術問題、瓶頸問題都需要通過相應的航天驗證。空間站作為國家級太空實驗室，將開展大規模空間科學實驗和技術試驗，驗證新技術并獲取有重要科學和應用價值的探測結果，開展相關領域的研究、探索和試驗。空間站的特點是:有人參與，支持航天員長期在軌駐留，并開展少量的空間應用實驗；壽命期內可持續升級、維護，由于空間站有人參與，所以一些設備可利用航天員參與的優勢進行更換。
[0003]面向任務的傳統光學遙感器的設計理念是針對特定的觀測任務設計，采用傳統設計方法，雖然能夠制定出滿足當前具體任務要求的技術方案，但通用性、擴展性較差，無法全面、高標準地滿足多功能光學設施“國家級空間光學技術實驗室”的頂層定位要求，以及“三個兼顧”(兼顧當前及未來需求、兼顧巡天查地、兼顧業務應用和技術試驗)的功能要求，必須采用更為先進、創新的總體設計理念。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統，滿足了“三個兼顧”的功能需求，充分結合空間站平臺的優勢，科學合理利用空間站平臺資源，為觀測任務提供全面、優質的基礎服務。
[0005]本發明的技術方案是:一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統，包括望遠裝置、光束控制裝置、二維跟蹤機構、窗口、密封艙載荷適配器、非密封艙載荷適配器、綜合管理模塊、載荷模塊；望遠裝置安裝在二維跟蹤機構上，二維跟蹤機構驅動望遠裝置對準觀測區域，由望遠裝置接收目標信號；望遠裝置為壓縮光學系統，將目標信號大口徑的平行光壓縮成小口徑的平行光后送至光束控制裝置；光束控制裝置將接收到的平行光束送至非密封艙載荷適配器，同時平行光束還通過窗口送至密封艙載荷適配器；將非密封艙載荷適配器以及密封艙載荷適配器與載荷模塊相連，完成實驗任務；綜合管理模塊對系統中各模塊工作狀態進行設置，對各模塊運行狀態進行監測、記錄和分析，提供各模塊健康狀況的評價依據；所述的光束控制裝置包括分色片和反射鏡。
[0006]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0007](I)充分發揮了壓縮光學的特點，通過平行光束穿艙實現與載荷模塊的協同觀測，從而在密封艙內建造了一個通用化、開放式的“空間光學技術實驗室”。
[0008](2)創造性地結合了載人空間站工程特點，以安全可靠的艙內維修、操作的人機交互模式，充分、合理地發揮載人空間站有人參與的工程優勢。
[0009](3)利用試驗載荷可以開展相關的光學技術試驗，解決空間光學的許多共性技術問題、瓶頸問題。由于載荷的靈活多樣性，后期根據發展可以不斷開展大量相關技術試驗。通過在軌試驗可以有效縮短我國先進光學遙感技術研發周期，促進大量的新技術、新材料、新體制、新方法的在軌應用，為我國光學遙感技術可持續發展奠定基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明系統組成示意圖。
【具體實施方式】
[0011]本發明系統組成如圖1所示。
[0012]本系統包括望遠裝置、光束控制裝置、二維跟蹤機構、窗口、密封艙載荷適配器、非密封艙載荷適配器、綜合管理模塊、載荷模塊；望遠裝置安裝在二維跟蹤機構上，二維跟蹤機構驅動望遠裝置對準觀測區域，由望遠裝置接收目標信號；望遠裝置為壓縮光學系統，將目標信號大口徑的平行光壓縮成小口徑的平行光后送至光束控制裝置；光束控制裝置將接收到的平行光束送至非密封艙載荷適配器，同時平行光束還通過窗口送至密封艙載荷適配器；將非密封艙載荷適配器以及密封艙載荷適配器與載荷模塊相連，完成實驗任務；綜合管理模塊對系統中各模塊工作狀態進行設置，對各模塊運行狀態進行監測、記錄和分析，提供各模塊健康狀況的評價依據；所述的光束控制裝置包括分色片和反射鏡。
[0013]其中載荷模塊可包括巡天載荷模塊、查地載荷模塊等其他擴展載荷模塊。可根據觀測任務不同，設計專用的載荷模塊，經過模塊化、可插拔設計，開展各種光學領域應用和新技術試驗。
[0014]例如選用巡天載荷模塊、查地載荷模塊；當對天觀測時，二維跟蹤機構指向目標天區，分光鏡將光路切換到非密封艙天文觀測模塊，同時利用分色片實現多色成像與無縫光譜巡天載荷和太赫茲探測載荷同時成像。通過高精度二維跟蹤機構、精密導星測量及穩像控制，完成高分辨率大面積巡天觀測。當對地觀測時，二維跟蹤機構指向地物目標，分光鏡將光路切換到對地觀測模塊，利用窗口將光線引到密封艙內，同時通過末端切換鏡實現艙內載荷分時工作。
[0015]在任務執行期間，可開展主光機系統的在軌定期/不定期波前校正，通過波前探測器(后端載荷上)探測系統的波前誤差，通過控制運算驅動次鏡六自由度調整機構和變形鏡(次鏡)校正波前畸變，確保多功能光學設施的像質。
[0016]通過對月亮、恒星進行成像，實現后端載荷絕對定標，密封艙內配置了通用輻射和光譜定標模塊，可對后端模塊進行在軌定標。
[0017]基于壓縮光學的空間站實驗室系統可以開展相關的光學技術試驗，解決空間光學的許多共性技術問題、瓶頸問題。空間技術試驗按照技術類型可以分為4類:系統級、部組件級、核心器件和新材料。系統級遙感技術主要是指面向國際先進水平、能夠牽弓丨遙感技術未來發展的系統級光學遙感技術。部組件級技術是指長期制約空間光學的共性技術問題。核心器件、材料是指我國自行研發的還不成熟的元器件和光機材料，優于后端載荷的靈活多樣性，后期根據發展可以不斷開展大量相關技術試驗。根據當前技術發展水平，梳理出目前亟待開展試驗的光學驗證技術，如表I所示。在軌試驗可以有效縮短我國先進光學遙感技術研發周期，促進大量的新技術、新材料、新體制、新方法的在軌應用，為我國光學遙感技術可持續發展奠定基礎。
[0018]表1試驗驗證技術
【權利要求】
1.一種基于壓縮光學的空間光學實驗室系統，其特征在于:包括望遠裝置、光束控制裝置、二維跟蹤機構、窗口、密封艙載荷適配器、非密封艙載荷適配器、綜合管理模塊、載荷模塊；望遠裝置安裝在二維跟蹤機構上，二維跟蹤機構驅動望遠裝置對準觀測區域，由望遠裝置接收目標信號；望遠裝置為壓縮光學系統，將目標信號大口徑的平行光壓縮成小口徑的平行光后送至光束控制裝置；光束控制裝置將接收到的平行光束送至非密封艙載荷適配器，同時平行光束還通過窗口送至密封艙載荷適配器；將非密封艙載荷適配器以及密封艙載荷適配器與載荷模塊相連，完成實驗任務；綜合管理模塊對系統中各模塊工作狀態進行設置，對各模塊運行狀態進行監測、記錄和分析，提供各模塊健康狀況的評價依據；所述的光束控制裝置包括分色片和反射鏡。
【文檔編號】G01D5/26GK103471628SQ201310372830
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】王小勇, 蘇云, 鐘曉明, 阮寧娟, 伏瑞敏, 馬永利, 程少園, 金建高, 呂紅 申請人:北京空間機電研究所