NIAOT OpenIR
ASO-S/FMG稳像摆镜关键技术研究
陈继喆
Subtype博士
Thesis Advisor章海鹰
2022-06
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Keyword先进天基太阳天文台 全日面矢量磁像仪 稳像系统 摆镜
Abstract

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)是一颗正在研制中的综合性太阳观测卫星。全日面矢量磁像仪(Full-disk vectorMagnetoGraph,FMG)作为卫星的主载荷之一,将以高时间分辨率、高空间分辨率和高偏振灵敏度展开对全日面矢量磁场的测量。
高分辨率测量指标依赖于长时间稳定成像,FMG载荷通过在载荷内集成稳像系统满足成像条件。稳像系统中的摆镜机构通过快速摆动,消除补偿太阳入射角的偏差。稳像摆镜作为稳像系统的执行机构,其性能表现将对搭载稳像系统的FMG载荷的观测分辨率与精度造成显著影响,因此需要对稳像摆镜进行关键技术研究。
为了保证稳像摆镜符合要求,需要研究的内容包括:结构上,需要设计完整的摆镜机构;光学上,稳像摆镜需要满足光学系统的要求;力学上,作为星上部件需要经受各种复杂力学环境尤其是发射飞行过程中的振动激励而不失效;寿命可靠性上,稳像摆镜需要达到与卫星、载荷相同的预期寿命。同时,针对影响空间光学载荷成像质量的微振动问题,分析微振动对稳像摆镜的影响。
本论文提出了一种利用弹性压片作侧面柔性支撑的摆镜机构方案。这种柔性支撑结构改善了传统机械零件连接方式以及黏结剂连接方式的缺点,通过调整垫片厚度可以提供不同的支持力。对摆镜机构开展面形分析及实验、振动分析及试验,对摆镜平台开展寿命分析及试验,结果表明所设计摆镜机构能够符合结构、光学、力学和寿命可靠性要求。
本论文提出了一种航天器微振动信号处理方法,即辛几何-希尔伯特转换(Symplectic Geometry Hilbert Transform,SGHT)方法。通过建立微振动信号模型,生成微振动仿真信号,与工程上常用的微振动信号处理方法结果对比,证明SGHT方法能有效处理航天器微振动信号且优于其他常用方法。基于SGHT方法确定了FMG载荷微振动分析的技术路线,即分别分析载荷外微振动影响和载荷内微振动影响。通过SGHT方法对ASO-S/FMG地面微振动试验数据的处理和其他仿真分析,认为微振动对载荷内外影响均较小且在稳像系统纠正范围内,不会影响稳像摆镜的工作。

通过一系列的分析、仿真和试验,可以认为ASO-S/FMG稳像摆镜符合设计要求,具备飞行条件,可以在轨正常工作。本论文以ASO-S/FMG稳像摆镜为研究对象,其研究成果、研究过程和研究方法可以指导和帮助其他空间载荷及航天器的研制工作,为后续其他空间任务奠定基础。

Subject Area天文技术与方法
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1964
Collection中科院南京天光所知识成果
中国科学院南京天文光学技术研究所_学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
陈继喆. ASO-S/FMG稳像摆镜关键技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2022.
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