摘要：基于CMOSAPS的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器。结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的CMOS探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数。分别基于球面和非球面,在ZEMAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求。

摘要：基于对恒星星表V/50的统计,在确保一定捕获概率的前提下,确定了星敏感器光学系统的视场角和所能探测的极限星等,在此基础上,结合所选用的STAR-250CMOS探测器的性能,在保证一定信噪比的前提下,确定了光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长、弥散元大小等主要参数。以改进双高斯型结构为初始结构,在ZE-MAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5μm^0.8μm)的光学系统的设计,满足了对弥散斑、能量集中度等的特殊要求。

摘要：针对高轨面阵红外地球敏感器在轨温度交变引起的系统非均匀性变化现象,提出一种在轨非均匀性校正的光机设计方案。小型化、轻量化、长寿命的光机系统包括标定黑体组件和光学成像系统。在分析系统非均匀性校正机理和影响的基础上,重点研究了标定黑体组件和光学系统选型及设计之间的关系,并在地面验证了系统非均匀性校正效果。利用在轨地球成像数据对系统的非均匀性进行了效果评估,评估结果表明满足在轨应用要求。

摘要：分析了静态红外地平仪对卫星姿态测量的影响因素,发现测量误差主要来源于冷云的干扰,为了避开冷云的干扰,减少测量误差,又不使地平仪系统所接收的地球辐射能量太低,需要对光学系统重新进行优化设计。通过重新选择光学波段,并加大光学系统的通光口径,实现了光学系统的优化设计,对优化后系统进行分析计算,相对于优化前,系统所接收到的地球辐射总能量最多降低5%,但冷云的干扰却减少了30%。结果表明光学系统的优化设计将会大大提高静态红外地平仪对卫星姿态的测量精度。

摘要：长波红外地平仪光学系统受空间应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起光学系统的离焦效应,通过理论计算长波红外光学系统的温度适用范围,光学设计结果仿真在该温度范围内光学系统的成像质量,实际光机结构设计时考虑到光学系统的离焦补偿,实现长波红外光学系统的无热化设计。

摘要：对地球模拟器进行光学精密校准是保证双圆锥扫描红外地平仪单机地面性能测试的必要前提。采用两台电子经纬仪建立三维坐标实时测量系统,实现对双圆锥扫描红外地平仪地球模拟器的精密光学校准。根据理论设计值作为参考值,与实际测量值进行比较,反复放样测量,进而调整地球模拟器的冷热边界,调校精度可使地球模拟器边界特征点坐标的定位误差控制在0.2mm之内。高精度位置控制保证了双圆锥扫描红外地平仪高精度的噪声等效角性能测试,可以保证噪声等效角(3σ)控制在0.07°以下。

摘要：为分析硅碳氢润滑油(SiCH)在真空边界润滑工况下的润滑特性,采用真空螺旋轨道摩擦试验机(SOT)测试了在1.5、1.75和2 GPa三种接触应力下润滑油的名义润滑寿命,利用真空往复摩擦试验机(SRV)测试了润滑油的往复滑动摩擦系数.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行显微形貌、元素组成及化学状态进行分析.结果表明:硅碳氢润滑油的真空名义润滑寿命较高,达到1936 r/μg(转/微克),其往复滑动摩擦系数和磨斑直径较815Z全氟聚醚润滑油均较小,耐磨寿命较长,具有良好的真空边界润滑性能.真空四球试验前后润滑油的红外透过率分析结果表明,润滑油在红外地球敏感器工作的14~16.25μm波段透过率无明显变化.在电机真空寿命验证试验中,采用硅碳氢润滑油润滑的扫描电机旋转次数最高已达6.04×10~8次.润滑油的摩擦性能测试和电机寿命验证试验结果为处于边界润滑工况下的空间运动机构润滑失效提供了定量的判据,也为其他类似工况下的运动机构长寿命润滑设计提供试验依据.

摘要：为验证红外地球敏感器扫描电机轴承油润滑设计寿命是否满足5年的指标要求.首先,通过理论计算扫描电机轴承润滑油初始油量能否满足电机运行寿命需求.其次,通过扫描电机1:1地面寿命试验验证此油润滑方式的可靠性,寿命试验结束后对滚动轴承进行了显微观测,并对轴承进行了剖解分析.扫描电机在寿命试验期间运转正常,常温条件下电机电流稳定在20~40 mA,扫描电机累计运转时间已超过8年.轴承显微分析结果表明:内、外圈滚道和滚珠表面状态良好,轴承内圈运动副表面的面粗糙度从0.416μm变化为0.512μm,无明显点蚀、磨损现象产生,润滑状态良好.扫描电机寿命试验结果验证了含油保持架外加储油器供油的油润滑方式可满足电机轴承5年寿命要求,为其他处于边界润滑工况下的空间运动部件长寿命设计提供参考依据.

摘要：在卫星用红外地球敏感器研制过程中,需要为其提供激励信号作为半物理仿真的测试基准。根据新型线阵红外地球敏感器的特点,设计一种高精度的激励信号发生系统。系统包括硬件部分和软件部分。系统获得软件设置的卫星姿态信息后,解算四路模拟的地球/太空穿越位置。根据穿越位置数字量,系统通过D/A转换控制输出锯齿波的电压信号,作为激励信号,实现对红外地球敏感器的半物理仿真。测试结果表明,系统输出的激励能够适应新型线阵红外地球敏感器进行高精度姿态性能测试和半物理仿真的要求,并已得到应用。

摘要：长波红外物镜受应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起物镜的离焦效应,振动环境对光学装调提出要求,为了验证广角长波红外物镜的环境适应性能,对长波红外物镜的温度适用范围进行了理论计算,并通过光学设计仿真在该温度范围内物镜的成像质量,实际光学装调中考虑到光学物镜抗振性能,经过实际成像与振动试验得到,在Δt=±15°范围内和经过正弦对数扫描振动与随机振动试验后成像质量均良好,试验结果验证了长波红外物镜的环境适用性,该物镜能够满足空间使用的要求。