CN220419675U - 一种用于空间引力波探测的望远镜系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于空间引力波探测的望远镜系统，用于解决目前主镜和次镜在无重力环境下位置会发生变化的问题，材料热稳定性不一致的问题以及玻璃结构件之间连接困难的问题。本实用新型包括次镜、支撑座和主镜结构；所述支撑座为“楔形”结构，且下端面为斜面；所述支撑座小端的上端面上设置有次镜支撑台，所述次镜支撑台的上端面与次镜的下端面粘接；所述支撑座大端的上端面上设置有主镜支撑台，所述主镜支撑台的上端面与主镜结构的下端面粘接；所述主镜支撑台上设置有通光孔，通光孔与次镜对应，使得次镜反射的光能够顺利穿过通光孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空间遥感光学系统，具体涉及一种用于空间引力波探测的望远镜系统。
背景技术
引力波探测是现代科学技术的前沿研究领域，空间引力波探测是通过激光干涉测量的方法来获得当引力波经过时产生的时空变化。
望远镜可以在两航天器之间有效地收发激光束，从而建立起激光链路，精密测量两航天器之间的距离。目前国内外不同的科研单位相继开展了多样的空间引力波望远镜结构模型研究，不少设计采用主次镜单独支撑的设计方式，主镜通过侧面或背部三点支撑，次镜则通过“雪橇式”连接杆支撑，这些设计均面临着如下问题：
①主镜和次镜在有无重力环境下位置均会发生变化。
②材料热稳定性不一致导致测量精度下降。
③玻璃结构件之间连接困难，使得望远镜在重力、温度载荷条件下结构稳定性难以达到要求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于空间引力波探测的望远镜系统，用于解决目前主镜和次镜在无重力环境下位置会发生变化的问题、材料热稳定性不一致导致精度降低的问题以及玻璃结构件之间连接困难使得结构稳定性难以达到要求的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特殊之处在于：包括次镜、支撑座和主镜结构；
所述支撑座为下端面为斜面的楔形结构；
所述支撑座薄端的上端面上设置有次镜支撑台，所述次镜支撑台的上端面与次镜的下端面连接；
所述支撑座厚端的上端面上设置有主镜支撑台，所述主镜支撑台的上端面与主镜结构的下端面连接；
所述主镜支撑台上设置有通光孔，且通光孔与次镜对应；所述主镜结构接收到外部输入的光线后，反射至次镜，经次镜反射的光穿过通光孔输出。
进一步地，所述主镜结构包括主镜和主镜安装台；
所述主镜竖直安装在主镜安装台上，所述主镜上端的厚度大于下端的厚度，使得主镜的反射面倾斜且与次镜的反射面相对应，所述主镜的反射面接收到外部输入的光线后，反射至次镜，次镜的反射面将光线反射，使得光线穿过通光孔输出。
进一步地，所述次镜、支撑座、主镜支撑台、次镜支撑台、主镜和主镜安装台均为微晶玻璃。
进一步地，所述次镜支撑台的上端面通过环氧树脂胶与次镜的下端面粘接。
进一步地，所述主镜支撑台的上端面通过氢氧催化粘接技术与主镜安装台的下端面连接。
进一步地，还包括柔性支撑杆；
所述支撑座的下端面均匀设置有两个第一支撑孔，所述主镜的上端设置有第二支撑孔，两个所述第一支撑孔与第二支撑孔的轴线交汇在主镜反射面的圆心处，所述第一支撑孔和第二支撑孔用于安装柔性支撑杆；所述主镜结构、支撑座通过柔性支撑杆连接在外部设备上。
进一步地，所述支撑座上设置有减重孔。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型中的支撑座为“楔形”结构，且下端面为斜面设计，使得在保证支撑座强度的前提下，还减小了支撑座在重力作用下产生的变形。
(2)本实用新型中支撑座和主镜的粘接面避开通光孔，有效地解决了粘接面上应力集中的问题，尤其是随机振动下粘接的安全裕度得到了保证。
(3)本实用新型中的次镜、支撑座、主镜支撑台、次镜支撑台、主镜和主镜安装台均为微晶玻璃，微晶玻璃的热膨胀系数极低，保证了该望远镜在空间热载荷条件下保持良好的热稳定性。
(4)本实用新型中主镜支撑台的上端面通过氢氧催化粘接技术与主镜安装台的下端面连接，由于氢氧催化粘接不会在两个粘接面间引入新的材料，因此会避免胶层真空释气以及挥发污染问题，降低杂散光的影响，且避免了普通胶粘内应力的产生。
(5)本实用新型中通过设置柔性支撑杆，在三个柔性支撑杆的共同作用下，能够避免产生不需要的支撑弯矩，确保整个装置的精度。
附图说明
图1为本实用新型望远镜系统实施例的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例中次镜的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中支撑座上端面的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中支撑座下端面的结构示意图；
图5为本实用新型实施例中主镜的结构示意图；
图6为本实用新型中光路的示意图。
其中，附图标记如下：
1、次镜，2、支撑座，21、次镜支撑台，22、通光孔，23、主镜支撑台，3、第一支撑孔，31、第二支撑孔，4、主镜，5、主镜安装台，6、柔性支撑杆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本实用新型做进一步阐述。
本实用新型提供了一种用于空间引力波探测的望远镜系统，如图1所示，包括如图2所示的次镜1、支撑座2和如图5所示的主镜结构，次镜1、支撑座2和主镜4均采用微晶玻璃材料制作而成，微晶玻璃的热膨胀系数极低，保证了望远镜在空间热载荷条件下保持良好的热稳定性。
支撑座2用于保证主镜4和次镜1位置的固定。为了不让次镜1在重力的作用下产生较大的位移，支撑座2必须具有足够的刚度，但同时需要减小自身在重力作用下产生的变形，如图3和图4所示，故支撑座2整体为“楔形”结构，且下端面为斜面设计。
支撑座2薄端的上端面上设置有次镜支撑台21，次镜支撑台21的上端面通过环氧树脂胶与次镜1的下端面粘接，方便次镜1后续位置的调整。
支撑座2厚端的上端面上设置有主镜支撑台23，主镜支撑台23的上端面通过氢氧催化粘接技术与主镜结构的下端面连接。氢氧催化粘接是一项通过建立表面间硅网来连接两种材料的技术，氢氧催化粘接技术能够通过水合及水解作用实现材料间共价键连接，并且很好的满足空间光学系统所需的一系列要求，包括结构强度、可靠性以及极薄的胶层厚度。不同于传统的光学环氧胶，氢氧催化粘接不会在两个粘接面间引入新的材料，由此就会避免胶层真空释气以及挥发污染问题，降低杂散光的影响，且避免了普通胶粘内应力的产生。共价键的连接方式也有利于提高系统的结构和热稳定性。
主镜支撑台23上设置有通光孔22，通光孔22与次镜1对应，使得次镜1反射的光能够顺利穿过通光孔22。支撑座2和主镜4的粘接面避开通光孔，有效地解决了粘接面上应力集中的问题，尤其是随机振动下粘接安全裕度得到了保证。
主镜结构包括主镜4和主镜安装台5，主镜4竖直安装在主镜安装台5上，主镜4上端的厚度大于下端的厚度，使得主镜4的反射面倾斜且与次镜1的反射面相对应，主镜4的反射面接收到外部输入的光线后，反射至次镜1，次镜1的反射面将光线反射，使得光线通过通光孔22输出，如图6所示。
支撑座2的下端面设置有两个用于安装柔性支撑杆6的第一支撑孔3，主镜4的上端设置有一个第二支撑孔31，三个支撑孔的轴线交汇在主镜4反射面的圆心处，用于保证主镜4在重力载荷下具有良好的面形精度。第一支撑孔3和第二支撑孔31内粘结有殷钢嵌件，殷钢嵌件和主镜4的热膨胀系数一致，不会产生热应力，殷钢嵌件和柔性支撑杆6之间通过螺钉连接，柔性支撑杆6既满足一定的强度要求，又有一定的柔度，能够吸收整个系统振动过程中产生的形变，减少重要部分的应力和应变，同时可以吸收支撑座产生的热形变，从而保护主镜4反射面的面形精度。在三个柔性支撑杆6的共同作用下，能够避免产生不需要的支撑弯矩，确保整个装置的精度。
Claims (7)
1.一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：包括次镜(1)、支撑座(2)和主镜结构；
所述支撑座(2)为下端面为斜面的楔形结构；
所述支撑座(2)薄端的上端面上设置有次镜支撑台(21)，所述次镜支撑台(21)的上端面与次镜(1)的下端面连接；
所述支撑座(2)厚端的上端面上设置有主镜支撑台(23)，所述主镜支撑台(23)的上端面与主镜结构的下端面连接；
所述主镜支撑台(23)上设置有通光孔(22)，且通光孔(22)与次镜(1)对应；所述主镜结构接收到外部输入的光线后，反射至次镜(1)，经次镜(1)反射的光穿过通光孔(22)输出。
2.根据权利要求1所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：所述主镜结构包括主镜(4)和主镜安装台(5)；
所述主镜(4)竖直安装在主镜安装台(5)上，所述主镜(4)上端的厚度大于下端的厚度，使得主镜(4)的反射面倾斜且与次镜(1)的反射面相对应，所述主镜(4)的反射面接收到外部输入的光线后，反射至次镜(1)，次镜(1)的反射面将光线反射，使得光线穿过通光孔(22)输出。
3.根据权利要求2所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：所述次镜(1)、支撑座(2)、主镜支撑台(23)、次镜支撑台(21)、主镜(4)和主镜安装台(5)均为微晶玻璃。
4.根据权利要求3所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：所述次镜支撑台(21)的上端面通过环氧树脂胶与次镜(1)的下端面粘接。
5.根据权利要求2所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：所述主镜支撑台(23)的上端面通过氢氧催化粘接技术与主镜安装台(5)的下端面连接。
6.根据权利要求2-5任一所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：还包括柔性支撑杆(6)；
所述支撑座(2)的下端面均匀设置有两个第一支撑孔(3)，所述主镜(4)的上端设置有第二支撑孔(31)，两个所述第一支撑孔(3)与第二支撑孔(31)的轴线交汇在主镜(4)反射面的圆心处，所述第一支撑孔(3)和第二支撑孔(31)用于安装柔性支撑杆(6)；所述主镜结构、支撑座(2)通过柔性支撑杆(6)连接在外部设备上。
7.根据权利要求6所述的一种用于空间引力波探测的望远镜系统，其特征在于：所述支撑座(2)上设置有减重孔。
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