CN101375196B - 包括其中放置有反射镜的入口空腔的光学仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学仪器(1)，该光学仪器(1)包括至少一个在空腔(2)中放置的称为主反射镜(3)的反射镜，并包括能够承受入射的辐射通量的瞬间变化的主动面。根据本发明，该空腔(2)包含围绕反射镜的刚性内壳(20)，该壳由具有热惯性的材料组成，用以抑制该入射的辐射通量的瞬间变化，从而限制该空腔的温度波动，并随后限制该反射镜的温度波动。本发明应用于空间领域。

Description

包括其中放置有反射镜的入口空腔的光学仪器
技术领域
本发明涉及一种光学仪器，包括其中放置被称为主反射镜的反射镜的入口空腔。
背景技术
该发明适用于包括需要非常大的热稳定性的反射镜的任何光学仪器，以限制热弹性变形，特别是在短周期内，例如一至两小时。
该发明最特别的但是非唯一的适用于空间领域的光学仪器，比如在卫星上的光学仪器(典型的如望远镜)。
特别地，特定的光学仪器比如望远镜，在环境温度下他们的主反射镜需要很大的几何稳定性，无论在长期内或短期内。
随着生产反射镜的新陶瓷材料(碳基硅：CeSiC，SiC等)的应用，这种限制在其它的东西之中带来了在反射镜的厚度中的梯度变化方面和在主动面的温度波动方面的高的热稳定性。这些位于仪器入口空腔中的称为主反射镜的反射镜，常年直接或者间接地受制于轨道上的外部通量(flux)变化(太阳的，陆地的或albido(热量反射回大气层的速度，见http://wiki.answers.com/Q/What is albido相关解释))。
至今，这种反射镜的热调整已经通过背面放射类型的主动调整提供。“主动”调整传统上是通过由自动调温器驱动的或者由与电热调节器连接的板载软件驱动的加热器实现的。这种类型的调整能够使反射镜的温度保持在一确定的水平并补偿被前表面常年所吸收的通量变化。在另一个方面，这种类型的调整由于加热器和反射镜之间的交换的完全辐射模式，不能补偿在低地球轨道上的卫星环境中的轨道波动。
还存在主动光学类型的其它解决办法，但因为专用的电子仪器设备的使用和在地面上的复杂的功能试验，应用起来是昂贵和复杂的，且有失败的风险。
主动面的直接热调整能够获得反射镜的相等水平的稳定性，但对于应用者的知识，这种方法不能实现，而且存在热弹性变形的危险。
发明内容
本发明的目的是解决这个问题。
特别地，本发明对于光学仪器的主反射镜需要的非常大的热稳定性的问题提出一种解决方法。本发明的目的是提供一种解决方法，特别是关于在卫星光学仪器从低的地球轨道到对地同步情况下的短周期波动。
提出的解决方法包括生产仪器的入口空腔，该空腔包括刚性壳，产生所有或者一部份空腔的热惯性。
该壳的热惯性，位于辐射交换最大的主反射镜附近，能够限制空腔的温度波动，并随后限制反射镜的温度波动。
更特别的，本发明的主题是包括至少一个放置在空腔(2)中的被称为主反射镜(3)的反射镜的光学仪器，该主反射镜包括能承受入射的辐射通量瞬间变化的主动面，特其特征在于该空腔包含在反射镜周围形成该空腔至少一部分的刚性内壳(20)，该壳由具有热惯性的材料组成，以抑制该入射的辐射通量的瞬间变化，从而能够限制该空腔的温度波动，并随后限制该反射镜的温度波动。
为限制该仪器的重量，该刚性内壳扩展在限定为接近该反射镜的该空腔的第一部分，该部分离开该反射镜至距离d，小于该仪器入口空腔的总长度1。
有利地，该第一壳由铝或者任何其它具有高热惯性的材料(例如铍)制成。
有利地，该铝壳具有大约1mm的厚度。
根据另一个特征，该空腔还包含由热绝缘材料组成的第二壳，位于该空腔的全部周长和后面的底部，也就是说在该反射镜后。
如果第二壳形成第一空腔部分，第二壳覆盖该第一并扩展该第一空腔部分以形成与第一相连的第二部分(图2)。
有利地，第二壳由多层绝缘(MLI)结构组成。
根据另一个特征，该仪器也包含控制该反射镜温度的主动装置。
本发明适用于卫星上的望远镜，与他们的主反射镜尺寸大小无关。
附图说明
在阅读以下说明性和非限制性的例子的描述和相应附图后，本发明其它特别的特征和优点将清楚的呈现。
图1示出根据一个实施例的光学仪器的纵截面；
图2示出根据第二实施例的光学仪器的纵截面。
具体实施方式
描述的该仪器1包含一空腔2，该空腔2可以容纳被称为主反射镜的反射镜3，并通过传统的连结装置5固定到该仪器。通常地，该反射镜在一直径稍微大于它自己的直径的一管状的空腔内，使得连接到该反射镜的外围。该反射镜3位于空腔的正中，并且它的主动面朝向该空腔的入口，该位置用于一副反射镜4的放置。
在现有技术中，该空腔由一热绝缘壳制成，该热绝缘壳由在腔内部喷涂成黑色的并具有大的温度变化的叫做MLI(多层绝缘)的绝缘覆盖制造。
胜于利用传统的绝缘壳，该提出的解决方法包括利用一具有大的热惯性的光学仪器1的入口空腔。为了这个目的，该空腔2包含由对于快速的温度波动具有高惯性的材料制造的至少一部分。因此，特别地是对于轨道类型的急剧波动，根据本发明制造的仪器的入口空腔对外部的波动具有较小的敏感度。
为了这个目的，该光学仪器1的入口空腔2包含一包围反射镜3的刚性内壳20，该内壳20由一具有热惯性以抑制入射的辐射通量的瞬间变化的材料组成。该热惯性壳限制该空腔的温度波动，并随后限制该反射镜的温度波动。
该热惯性刚性壳20具有管状形状并形成该光学仪器1的入口空腔的全部或者一部分。图1和图2的视图说明了这两个选择所对应的两个作为例证的实施例。
在图1中，壳20形成全部的空腔2。在这种情况下，该壳20的长度相应于入口空腔2的长度。在这种情况下，该壳从该主反射镜3移动到相应于副反射镜4的位置的该空腔的入口。
然而，在特定的应用中，为了限制光学仪器的重量，壳20优选地有比入口空腔短的长度，但保留足够的长度以实现抑制入射的辐射通量的瞬间变化的功能。图2的视图说明了这个作为例证的实施例，壳20只形成空腔2的一部分。
壳20的直径稍微大于主反射镜3的直径以便后者可以位于反射镜3的外围。
在所有情况下，相对于热波动而具有热惯性的该空腔部分或者具有该热惯性的整个空腔覆盖有多层类型“MLI”的热绝缘壳21。
如图2所示，如果仅仅该空腔的一部分具有热惯性刚性壳，则覆盖该空腔部分的该绝缘壳21扩展在该入口空腔的整个长度，它的内表面在该热惯性壳20的内表面的范围。
一具有高热容量和良好的热传导性材料，比如铝，可有利于制造该热惯性壳。
由于光学原因，由铝20制成的空腔部分A的内表面喷涂成黑色，以及使用MLI类型多层绝缘体壳21使外表面与仪器1绝缘，以保持足够低的温度水平，使得能够控制反射镜大约在20℃。
根据需要，使用图2所示的装置6和7可以进一步加强该提出的解决方法，通常地用于控制温度，也就是：
1)刚性壳温度的主动控制7，例如借助于比例积分派生(Proportional-Integral-Derivative)类型的调整，其可以进一步地减少壳的热波动，并因此减少反射镜的热波动。
2)在辐射类型6背面的该反射镜的主动调整的关联，由于存在高热惯性空腔，显著地更有效地补偿轨道的类型的短期波动。这是由于这样的事实，因为相对于从只包括该MLI类型的绝缘的空腔始发的变化的该空腔的惯性，从该附近的空腔始发的辐射通量的瞬间变化受到抑制。
3)在辐射类型背面的该反射镜的主动调整的关联，其控制回路由空腔的温度驱动，从而能够预见和补偿该反射镜的温度波动。
作为一个例子，装置(assembly)的热模型包括：
一个直径为1.3m的主反射镜3
-空腔2，安装有超过长度的一半A的大约1毫米的刚性铝壳20，所述长度为1.2m，
-空腔2覆盖有MLI类型的绝缘壳21，该MLI类型的绝缘壳21覆盖铝壳并扩展壳20以形成空腔的另一半B，
一个副反射镜4
一个入口挡板(baffle)10，
对于低地球轨道卫星，能够量化根据本发明所获得的增益。
光学仪器的空腔的结构 主反射镜(主动面)的平均温度的轨道变化 在主反射镜厚度上的热梯度的轨道变化
    (mK)     (mK)
光学仪器的空腔的结构 主反射镜(主动面)的平均温度的轨道变化 在主反射镜厚度上的热梯度的轨道变化
传统的(用MLI覆盖的空腔) 310 12.4
空腔的一半具有刚性铝内壳的，非调节的 110 4.8
空腔的一半具有铝内壳的，调节的 90 3.6
反射镜(辐射类型)的主动调整和空腔的一半具有铝内壳的(非调节的) 16 1.7
因此，通过反射镜的主动面看出，修改所提出的光学仪器入口空腔的结构可以抑制入射通量变化，并且特别地该通量始发于该附近的空腔。
包括位于接近于1.3m直径的主反射镜处的1.2m长和1mm厚的铝管状壳的空腔足以获得这些结果。
刚性壳的一个最佳化长度要取决于需要的稳定性要求和重量上产生的增加。

Claims (9)

1.一种光学仪器，包括至少一个放置在空腔(2)中的被称为主反射镜(3)的反射镜，该主反射镜包括能够承受入射的辐射通量的瞬间变化的主动面，其特征在于，该空腔包含围绕反射镜形成为该空腔至少一部分的刚性内壳(20)，该壳由具有热惯性的材料组成，以抑制该入射的辐射通量的瞬间变化，从而限制该空腔的温度波动，并随后限制该反射镜的温度波动。
2.如权利要求1所述的光学仪器，其特征在于，该刚性内壳扩展在限定为接近于所述反射镜的所述空腔的第一部分(A)，所述第一部分(A)从该反射镜延伸的距离为d，该距离d小于该空腔的总长度l。
3.如权利要求1或2所述的光学仪器，其特征在于，所述刚性内壳(20)由铝或者任何其它的具有高热惯性的材料制成。
4.如权利要求3所述的光学仪器，其特征在于，所述具有高热惯性的材料包括铍。
5.如权利要求3所述的光学仪器，其特征在于，所述刚性内壳(20)具有大约1mm的厚度。
6.如权利要求2所述的光学仪器，其特征在于，该空腔还包含第二壳(21)，第二壳(21)由覆盖空腔的整个侧面和底部的热绝缘材料组成，空腔的所述底部在所述反射镜的后面。
7.如权利要求2或6所述的光学仪器，其特征在于，第二壳覆盖所述第一部分(A)并扩展空腔的第一部分(A)以形成与第一部分(A)相连的第二部分(B)。
8.如权利要求6所述的光学仪器，其特征在于，所述第二壳(21)由多层绝缘结构组成。
9.如权利要求1所述的光学仪器，其特征在于，还包含用于控制该反射镜的温度的第一主动装置(6)和用于控制该刚性壳的温度的第二主动装置(7)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2920229B1 (fr) * 2007-08-24 2009-12-18 Thales Sa Amelioration des performances d'instruments d'observation par l'utilisation de revetements a emissivite variable
CN103399389B (zh) * 2013-07-30 2015-08-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种带有定位薄膜的主镜浮动支撑机构
CN109239908A (zh) * 2018-10-22 2019-01-18 中国科学院上海技术物理研究所 一种极端温度环境下反射式望远镜的支撑装置
ES2969603T3 (es) * 2020-03-02 2024-05-21 Airbus Defence & Space Sas Instrumento óptico espacial que comprende un protector térmico mejorado
CN111650897B (zh) * 2020-05-06 2022-03-15 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 高压氢瓶智能生产车间的铝内胆智能生产工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0676838A1 (en) * 1994-04-07 1995-10-11 Gec-Marconi Limited A laser assembly
US6066850A (en) * 1996-09-17 2000-05-23 Canadian Space Agency Satellite attitude sensor using thermal imaging
US6101015A (en) * 1997-10-21 2000-08-08 Northeastern University Variable-coupling quasioptical electron resonance apparatus
CN1414784A (zh) * 2002-09-09 2003-04-30 四川长虹电器股份有限公司 投影电视投影组件
CN1659940A (zh) * 2002-06-03 2005-08-24 肖特股份公司 密封地套罩光学构件的方法以及按此方法制造的光学构件

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791713A (en) * 1971-09-21 1974-02-12 A Mackay Reflecting telescope system
US4098476A (en) * 1977-06-07 1978-07-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Mechanical support
FR2543697B1 (fr) * 1983-03-30 1985-08-23 Aerospatiale Procede et dispositif de suspension et d'entrainement d'un miroir oscillant de telescope spatial
DD250784A1 (de) * 1986-07-01 1987-10-21 Zeiss Jena Veb Carl Optische anordnung mit radialer und axialer temperaturkompensation
US5191469A (en) * 1988-03-17 1993-03-02 Margolis H Jay Afocal variation focusing system for mirrored optical systems
JPH01246519A (ja) * 1988-03-29 1989-10-02 Toshiba Corp 光学部品の防塵装置
JPH07311347A (ja) * 1994-05-18 1995-11-28 Yasuo Matsumoto 望遠鏡
JP2795181B2 (ja) * 1994-07-18 1998-09-10 日本電気株式会社 衛星搭載用光反射望遠鏡
JP2806329B2 (ja) * 1995-11-08 1998-09-30 日本電気株式会社 宇宙航行体用望遠鏡の集光調節装置
JPH10290114A (ja) * 1997-04-15 1998-10-27 Mitsubishi Electric Corp 宇宙用アンテナ反射鏡
JP2002166899A (ja) * 2000-11-30 2002-06-11 Mitsubishi Electric Corp 宇宙環境耐性強化容器
JP3789812B2 (ja) * 2001-12-17 2006-06-28 三菱電機株式会社 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法
US20070063105A1 (en) * 2004-02-10 2007-03-22 Mann Alfred E Apparatus for controlling temperature in satellites
US7180067B2 (en) * 2005-02-15 2007-02-20 Raytheon Company Infrared imaging system with ellipsoid reflective warm baffle and method
US7374294B2 (en) * 2005-11-03 2008-05-20 Gerald Willey Method and apparatus for improving image quality in a reflecting telescope

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0676838A1 (en) * 1994-04-07 1995-10-11 Gec-Marconi Limited A laser assembly
US6066850A (en) * 1996-09-17 2000-05-23 Canadian Space Agency Satellite attitude sensor using thermal imaging
US6101015A (en) * 1997-10-21 2000-08-08 Northeastern University Variable-coupling quasioptical electron resonance apparatus
CN1659940A (zh) * 2002-06-03 2005-08-24 肖特股份公司 密封地套罩光学构件的方法以及按此方法制造的光学构件
CN1414784A (zh) * 2002-09-09 2003-04-30 四川长虹电器股份有限公司 投影电视投影组件

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WO2007060376A1 (fr) 2007-05-31
FR2894037B1 (fr) 2007-12-28
US20100033855A1 (en) 2010-02-11
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JP2009517699A (ja) 2009-04-30
CN101375196A (zh) 2009-02-25
CA2631339A1 (en) 2007-05-31
EP1955100A1 (fr) 2008-08-13
CA2631339C (en) 2015-11-24
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