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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf sehr hoch auflösende Teleskope,
insbesondere solche, die für
die Beobachtung der Erde von Satelliten aus verwendet werden.
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Zur
Beobachtung der Erde von Satelliten aus verwendet man für gewöhnlich Teleskope,
mit denen man detaillierte Fotos erhalten kann. Das zur Zeit für Satelliten
in der Umlaufbahn in relativ geringer Höhe in der Größenordnung
von beispielsweise 500 km gewünschte
Detailniveau erfordert eine sehr hohe Auflösung in der Größenordnung
von 2 mrd Phasenwinkel.
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Zur
Erzielung solcher Leistungen muss man Teleskope mit großem Durchmesser,
mindestens 300 mm einsetzen, bei denen die mechanische Festigkeit
der Elemente, insbesondere die Positionierung der verschiedenen
Spiegel sehr groß sein
muss, schlimmstenfalls mehrere Mikrometer.
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Zur
Erreichung einer derartigen Festigkeit bedarf es der mechanischen
Entkopplung des Teleskops bezogen auf den Satelliten oder den Träger, an dem
es angebracht ist, sowie einer teleskopinternen Entkopplung.
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Die
im Allgemeinen an einem solchen Teleskop verwendete optische Verbindung
ist vom Typ KORSCH gewinkelt, wie in 1 dargestellt.
Der auf einem Hauptsammelspiegel M1 101 erfasste optische
Strahl wird von diesem Spiegel 101 zu einem kleinen Sekundärspiegel
M2 102 umgelenkt. Er durchquert den Spiegel 101 durch
eine Mittelöffnung 103,
um dann mit 90 Grad durch einen Umlenkspiegel 104 umgelenkt
zu werden. Der so mit 90 Grad umgeleitete optische Strahl wird anschließend von anderen
für die
gewünschten
Nutzungen geeigneten optischen Vorrichtungen aufgenommen. In dem
in der Figur dargestellten Beispiel wird er von einem dritten Bündelungsspiegel
M3 105 wieder aufgenommen, der ihn mit dem dann halbdurchlässigen Spiegel 104 auf
eine Brennebenenvorrichtung 106, beispielsweise eine Fotoplatte,
umlenkt.
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Eine
derartige gewinkelte Verbindung ermöglicht den Erhalt einer langen
Brennweite mit geringem Raumbedarf. Hingegen hat sie den Nachteil, hinsichtlich
der Leistungen des Endbildes sehr empfindlich gegenüber der
Winkelstabilität
des Hauptspiegels M1 und gegenüber
der Entfernungsfestigkeit zwischen den Spiegeln M1 und M2 zu sein.
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Zur
Erreichung der gewünschten
Festigkeit verwendet man zurzeit eine Struktur wie in 2 dargestellt.
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Bei
einer derartigen Ausführung
beinhaltet das Teleskop eine Hauptstruktur 201, die an
der Plattform 202 oder Nutzungsstruktur zum Tragen des Teleskops
befestigt ist mittels mehrerer (im Allgemeinen 3 oder 4) Befestigungsvorrichtungen 203,
deren Form es ermöglicht,
gleichzeitig eine Filterung und eine Entkopplung bezogen auf die
Verzerrungen der Plattform 202 zu erzielen. Im Inneren
des Teleskops trägt
die Hauptstruktur alle optischen Elemente und gewährleistet
eine zweite Filterungs- und Entkopplungsebene gegenüber den
Verzerrungen. Diese zweite Filterungsebene wird vor allem durch
Befestigungsvorrichtungen 204 erreicht, die den Spiegel
M1 mit der Hauptstruktur 201 verbinden. Der Spiegel M2 wird
in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel über ein
Rohr 205 und Arme 206 mit der Hauptstruktur verbunden.
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Diese
Struktur, die zwei Filterungs-/Entkopplungsstufen beinhaltet, wird
mit einem Satz komplexer und teurer Teile ausgeführt. Die Montage dieser Teile
an sich ist langwierig und kompliziert, was noch die Gesamtkosten
für die
Herstellung des Komplexes erhöht.
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Die
Dokumente
FR 2764082 und
US 5.138.484 zeigen Teleskope
mit Primär-
und Sekundärspiegel,
die an monolithischen Strukturen befestigt sind.
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Zwecks
Vereinfachung der Herstellung eines solchen Teleskops und folglich
Senkung seiner Kosten bietet die Erfindung ein sehr hoch auflösendes Teleskop
wie in Anspruch 1 definiert an, des Typs mit einem Hauptspiegel
M1, einem Sekundärspiegel
M2, einem Satz optischer Elemente zur Gewährleistung des gewinkelten
Gangs des optischen Strahls hinter dem Hauptspiegel, und Befestigungsmitteln,
um die Montage dieser Organe und ihre Befestigung an der Nutzungsstruktur
des Teleskops durchzuführen,
und gleichzeitig eine Filterung und Entkopplung bezogen auf die
Verzerrungen dieser Struktur auszuüben, hauptsächlich dadurch gekennzeichnet,
dass es eine monolithische Grundstruktur beinhaltet, in welche der Hauptspiegel
M1 integriert ist und an der die genannten optischen Elemente und
die bezeichneten Befestigungsmittel befestigt werden.
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Außerdem hat
die Grundstruktur etwa die Form eines Zylinders, dessen eines Ende
den Hauptspiegel M1 bildet.
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Gemäß einem
anderen Kennzeichen ist die Grundstruktur hohl und enthält eine
monolithische Innenabtrennung gegenüber dem Rest dieser Struktur und
ermöglicht
die Befestigung eines Umlenkspiegels Mr, wodurch der gewinkelte
Gang des optischen Strahls erzielt werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Kennzeichen beinhaltet diese Innenabtrennung Öffnungen,
die den Durchtritt dieses gewinkelten optischen Strahls im Inneren
der Grundstruktur ermöglichen,
um dann in Öffnungen
einzumünden,
die sich in der Seitenfläche der
Grundstruktur befinden.
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Gemäß einem
weiteren Kennzeichen beinhaltet das Teleskop an der Seitenfläche der
Grundstruktur drei Spiegelbefestigungsvorrichtungen, so genannte
DFM, die in ihrer Mitte am monolithischen Teleskop befestigt sind
und gleichzeitig eine mechanische Entkopplung auf der Seite der
Befestigungsarme des Sekundärspiegels
und auf der Seite der Befestigung dieser DFM mit der Nutzungsplattform des
Teleskops ermöglichen.
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Gemäß einem
weiteren Kennzeichen beinhaltet das Teleskop so genannte Filterträger für anzubringende
optische Elemente, insbesondere Umlenk- und Tertiärspiegel,
wobei es sich bei diesen Trägern um
Filterträger
handelt, welche eine eigene mechanische Entkopplung zwischen jedem
Element, das anzubringen ist, und der zylindrischen Struktur enthalten,
wodurch die Leistung hinsichtlich der Bildqualität des Spiegels M1 gewährleistet
wird.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden
Beschreibung deutlich werden, in der auf die beigefügten Figuren
Bezug genommen wird:
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1 ist
ein Schema der optischen Verbindung eines Teleskops im Bereich der
Erfindung;
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2 ist
die Ausführung
eines bekannten Teleskops in der Schrägperspektivenansicht und in der
Durchsicht;
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3 stellt
eine Schrägperspektivendraufsicht
der monolithischen Grundstruktur eines Teleskops gemäß der Erfindung
dar;
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4 stellt
eine Schrägperspektivenunteransicht
eines vollständig
montierten Teleskops gemäß der Erfindung
dar; und
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5 ist
eine Funktionsdarstellung des Organs 414 aus 4.
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6 ist
ein Schema der monolithischen Grundstruktur, das eine Schnittstelle
für die
Montage von Umlenk- und Tertiärspiegel
veranschaulicht.
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Gemäß der Erfindung
beinhaltet das Teleskop wie in 3 dargestellt
eine vollkommen monolithische Grundstruktur 301, von der
eine Oberfläche glanzgeschliffen
ist, um den Hauptspiegel M1 zu bilden. Diese Struktur hat die Form
eines Zylinders, dessen oberes Ende den Spiegel M1 bildet.
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Diese
Grundstruktur wird beispielsweise aus Siliciumcarbid vom Typ Cesic
oder SiC 100 gemäß bekannten
Verfahren hergestellt, die es gestatten, auf einfache Art und Weise
komplizierte Formen zu erhalten, wie beispielsweise die Abtrennung 401 vom hohlen
Innenraum von Körper 301,
die in 4 dargestellt ist. Diese monolithische
Abtrennung vom Körper
ermöglicht
es, eine gleichzeitig leichte und undeformierbare Struktur zu erhalten.
Sie kann ebenfalls Befestigungsmittel für den Umlenkspiegel Mr 104 bieten.
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Die
verschiedenen Öffnungen,
die für
das Durchtreten der optischen Strahlen erforderlich sind, wie beispielsweise
die Mittelöffnung 303 des
Spiegels M1, eine Öffnung 304 in
der Seitenfläche
des monolithischen Blocks 301, die ein Durchtreten des Lichtstrahls
zur Brennebenenvorrichtung gestattet, sowie eine weitere, nicht
in der Figur dargestellte Öffnung,
welche dieser Öffnung 304 gegenüberliegt,
um den Durchtritt des Lichtstrahls von und zum dritten Bündelungsspiegel
zu ermöglichen,
und die verschiedenen Öffnungen
in der Innenabtrennung 401, welche nicht auf der Figur
dargestellt sind, erhält
man ebenfalls durch das gleiche Herstellungsverfahren.
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Nachdem
die monolithische Struktur 301 so hergestellt wurde, wird
dann die Oberseite glanzgeschliffen, um den Spiegel M1 herzustellen.
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Anschließend wird
der Spiegel M2 mit der so erhaltenen endgültigen monolithischen Struktur 301 zusammengebaut,
wobei drei Spiegelbefestigungsvorrichtungen verwendet werden, die
unter der landläufigen
Bezeichnung DFM bekannt sind, und wie in 4 dargestellt
gleichmäßig um die
Struktur 301 herum verteilt sind. Diese Vorrichtungen beinhalten die
eigentlichen DFM 404, die nach oben hin durch Arme 414 verlängert werden,
welche zusammenlaufen, um den Spiegel M2 zu stützen. Diese DFM werden an der
Seitenfläche
des Blocks 301 durch bekannte Mittel, beispielsweise Schrauben,
befestigt. Sie sind konzipiert, um die Befestigung der Arme 414 mechanisch
nach oben zu entkoppeln, und denjenigen Teil dieser DFM, der an
der Plattform befestigt ist, auf der das Teleskop verwendet werden
wird, nach unten.
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5 stellt
funktionell eine dieser DFM dar. Dort gibt es einen oberen Teil 501,
der mit dem Arm 414, der zum Dreibeinbefestigungsgestell
des Spiegels M2 gehört,
Entkopplung bildet, einen Zwischenteil 502, der die Schnittstellenverbindung
mit dem monolithischen Block 301 ermöglicht und den Spiegel M1 enthält, einen
unteren Teil 503, der Entkopplung bildet mit dem Teil 504,
und die Schnittstellenverbindung mit der Tragplattform des Teleskops
ermöglicht.
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So
bildet der Komplex aus den drei DFM eine einzige Filterungs-/Entkopplungsstufe
für das
gesamte Teleskop und für
den Spiegel M2 bezogen auf den Spiegel M1.
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Was
den Umlenkspiegel Mr betrifft, so wird dieser vorzugsweise an seinen
definitiven Platz geklebt, da er Bestandteil der feststehenden optischen Struktur
des Teleskops ist.
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Der
Spiegel M3 und die Brennebenenvorrichtung werden mit bekannten Mitteln,
beispielsweise Schrauben an der Seitenfläche von Block 301 gegenüber den Öffnungen,
insbesondere 304 befestigt, die den Durchtritt der optischen
Strahlen ermöglichen,
welche auf diesen beiden Organen anlangen.
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Wie
man an 6 ersehen kann ist es je nach Bedarf möglich, der
Trägerschnittstelle 605,
die dem Einbau der optischen Elemente, beispielsweise Umlenkspiegel,
Tertiärspiegel,
des Teleskops am monolithischen Block 301 dient, und zwar
so, dass diese Schnittstelle an sich eine mechanische Entkopplung 606 gewährleistet,
um jegliche Verformung des Spiegels M1 beim Einspannen oder unter
dem Einfluss einer thermoelastischen Verformung zu verhindern, eine
spezifische Form zu verleihen.
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4,
die wie bereits beschreiben das vollständige Teleskop illustriert,
das insbesondere einen Spiegel M3 405 und eine Brennebenenvorrichtung 406 als
auf dem monolithischen Block angebrachtes optisches Element beinhaltet.