RU2236730C2 - Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors - Google Patents
Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236730C2 RU2236730C2 RU2002104424/09A RU2002104424A RU2236730C2 RU 2236730 C2 RU2236730 C2 RU 2236730C2 RU 2002104424/09 A RU2002104424/09 A RU 2002104424/09A RU 2002104424 A RU2002104424 A RU 2002104424A RU 2236730 C2 RU2236730 C2 RU 2236730C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- lens
- orbit
- pressure
- perimeter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Telescopes (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике, в частности к прикладным телевизионным системам дальнего ИК-диапазона.The present invention relates to television technology, in particular to applied television systems, far infrared.
Целью изобретения является создание способа формирования, производимого непосредственно на орбите, зеркально-линзовой оптической системы для диапазона волн 8-14 мкм и зеркально-линзовой телескопической системы на основе гибких зеркал для реализации этого способа.The aim of the invention is to provide a method of forming, produced directly in orbit, a mirror-lens optical system for a wavelength range of 8-14 microns and a mirror-lens telescopic system based on flexible mirrors for implementing this method.
Увеличение и чувствительность телескопа зависят от входной апертуры его оптической системы и разрешающей способности и чувствительности преобразователя лучистая энергия/видеосигнал.The magnification and sensitivity of the telescope depends on the input aperture of its optical system and the resolution and sensitivity of the transducer radiant energy / video signal.
Кроме того, на качественные показатели любого телескопа влияют оптические характеристики земной атмосферы [1]. Поэтому все астрономические обсерватории располагаются в горах, на значительной высоте. Последние десятилетия телескопы выводятся в космос на стационарные орбиты. В случае выведения на стационарную орбиту большое значение имеют как масса, так и габариты телескопа. Так как точность изготовления оптических деталей должна быть не хуже 1/4 длины волны рабочего диапазона, обычно все оптические детали изготавливаются на специализированных предприятиях и целиком поставляются на орбиту. Все вышеперечисленное ограничивает размеры “большого зеркала” космического телескопа.In addition, the optical characteristics of the terrestrial atmosphere influence the quality indicators of any telescope [1]. Therefore, all astronomical observatories are located in the mountains, at a considerable height. In recent decades, telescopes have been launched into space in stationary orbits. In the case of launching into a stationary orbit, both the mass and the dimensions of the telescope are of great importance. Since the accuracy of manufacture of optical components should be no worse than one quarter wavelength of the operating range, typically all optical parts are produced in specialized enterprises and completely delivered to orbit. All of the above limits the size of the “large mirror” of the space telescope.
Следует отметить, что размеры “большого зеркала” даже наземного телескопа достигают только нескольких метров (например, “большое зеркало” телескопа обсерватории в Бюракане - 6 м).It should be noted that the dimensions of the “large mirror” even of a ground-based telescope reach only a few meters (for example, the “large mirror” of the telescope of the observatory in Byurakan is 6 m).
В качестве прототипа принят зеркально-линзовый объектив Чуриловского-Росса [2], представленный на фиг.2. Объектив состоит из двух сферических зеркал 1, 2, афокального компенсатора 3 и телевизионного блока преобразования и обработки сигнала 4. При помощи зеркальной части объектива (зеркала 1 и 2) формируется оптическое изображение на мишени преобразователя свет/сигнал телевизионного блока преобразования и обработки сигнала 4, а афокальный компенсатор 3 предназначен для коррекции аберраций системы.As a prototype adopted mirror-lens Churilovsky-Ross [2], presented in figure 2. The lens consists of two
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности создания космического телескопа с диаметром “большого зеркала”, равным нескольким десяткам метров.The aim of the invention is to provide the possibility of creating a space telescope with a diameter of a "large mirror" equal to several tens of meters.
Техническим результатом заявленного является то, что самая крупногабаритная деталь космического телескопа - “большое зеркало” создается на орбите, и масса исходных материалов этого зеркала ничтожно мала, что облегчает доставку телескопа на орбиту. Известны варианты формирования антенн для радиотелескопов прямо на орбите из деталей, доставляемых в космос в сложенном виде (например, вариант “раскрываемого зонтика”). Однако получаемая точность формирования таким образом большого зеркала телескопа невысока и позволяет применять этот способ для длин волн 1 мм и более. Это объясняется не только точностью стыковки отдельных секторов и сегментов антенны, но также тем, что радиус указанных антенн не представляет собой непрерывной функции. Для работы в дальнем ИК-диапазоне и более коротковолновых диапазонах предлагается способ формирования антенны (или большого зеркала телескопа) с использованием зеркала на основе гибких пленок.The technical result of the claimed is that the largest-sized part of the space telescope - the "big mirror" is created in orbit, and the mass of the source materials of this mirror is negligible, which facilitates the delivery of the telescope into orbit. Known options for the formation of antennas for radio telescopes directly in orbit from parts delivered to space in folded form (for example, the option of an “open umbrella”). However, the obtained accuracy of forming the telescope’s large mirror in this way is low and allows this method to be used for wavelengths of 1 mm or more. This is explained not only by the accuracy of joining of individual sectors and segments of the antenna, but also by the fact that the radius of these antennas does not represent a continuous function. To work in the far infrared and shorter wavelengths, a method for forming an antenna (or a large telescope mirror) using a mirror based on flexible films is proposed.
Предлагаемый способ формирования, производимого непосредственно на орбите, зеркально-линзовой оптической системы для диапазона волн 8-14 мкм, состоящий в том, что конструкцию доставляют в сложенном виде и приводят в рабочее состояние непосредственно на орбите, конструкция доставляется в виде сегментов кольца с прикрепленными к ним двумя склеенными по периметру круглыми полотнищами полиимидной (или любой другой прозрачной для выбранного диапазона длин волн) пленки, на внутреннюю сторону одного из полотнищ нанесено зеркальное для выбранного диапазона длин волн покрытие. Одновременно с сегментами кольца на место сборки доставляют кронштейны, малое зеркало, корригирующую линзу и телевизионный блок, причем по команде с Земли происходит автоматическая сборка телескопа, состоящая в том, что сегменты соединяют в несущее кольцо, растягивая, таким образом, склеенные полотнища пленки, устанавливают кронштейны, малое зеркало, корригирующую линзу и телевизионный блок, регулируют давление в замкнутом объеме, превращающее поверхность с зеркальным покрытием в сферическую поверхность, причем рабочие отрезки и центровка системы обеспечиваются конструкцией, а кривизна большого зеркала обеспечивается точным подержанием разницы давления внутри замкнутого объема и космоса.The proposed method for the formation, produced directly in orbit, of a mirror-lens optical system for the wavelength range of 8-14 μm, consisting in the fact that the structure is delivered folded and put into operation directly in orbit, the structure is delivered in the form of ring segments attached to with two round panels of polyimide (or any other transparent for the selected wavelength range) film glued around the perimeter, a mirror image is selected on the inside of one of the panels for th wavelength band coverage. Simultaneously with the segments of the ring, brackets, a small mirror, a corrective lens and a television unit are delivered to the assembly site, and on command from the Earth, the telescope is automatically assembled, consisting in the segments being connected into a carrier ring, thus stretching the glued film panels, brackets, a small mirror, a corrective lens and a television unit, regulate the pressure in a closed volume, turning the surface with a mirror coating into a spherical surface, and the working segments and the center The systems are provided by the design, and the curvature of the large mirror is ensured by the exact maintenance of the pressure difference inside the enclosed space and space.
Реализацией вышеупомянутого способа является телескопическая система на основе гибких зеркал для использования в космосе, содержащая сферическое зеркало, корригирующую линзу и телевизионный блок преобразования и обработки сигнала, в которую введено гибкое сферическое зеркало, несущее кольцо и кронштейны крепления, причем основной базовой деталью является несущее кольцо, к которому крепят кронштейны крепления, на которых жестко устанавливают второе сферическое зеркало, корригирующую линзу и телевизионный блок преобразования и обработки сигнала, причем к несущему кольцу крепится по периметру деталь, образованная двумя круглыми листами пленки, герметично соединенными по периметру, на рабочей поверхности (за исключением центральной части) одного из листов нанесено зеркальное покрытие, а необходимая кривизна первого зеркала получается путем создания разности давлений на границе сред, разделяемых пленкой путем накачивания при помощи насоса в полученный объем нейтрального газа, имеющего малое поглощение в диапазоне длин волн 8-14 мкм, причем точная величина этой разности давлений контролируется датчиками давления расположенных в этих средах, а зеркала и корригирующая линза расположены таким образом, что их оптические оси совмещены, причем рабочие промежутки гарантированы конструктивными допусками.An implementation of the above method is a telescopic system based on flexible mirrors for use in space, comprising a spherical mirror, a corrective lens and a television signal conversion and processing unit, into which a flexible spherical mirror, a bearing ring and mounting brackets are inserted, the main base part being a bearing ring, to which the mounting brackets are mounted, on which the second spherical mirror, the corrective lens and the television conversion unit and signal edges, moreover, a part formed by two round sheets of film tightly connected around the perimeter is attached to the bearing ring, a mirror coating is applied on the working surface (except for the central part) of one of the sheets, and the necessary curvature of the first mirror is obtained by creating a pressure difference the boundary of media separated by a film by pumping into the resulting volume of a neutral gas having a low absorption in the wavelength range of 8-14 μm, and the exact value of this is different ti pressure controlled pressure sensors arranged in these media, and the correcting lens and mirror are arranged such that their optical axes are aligned, the working intervals guaranteed constructive tolerances.
Предлагаемая зеркально-линзовая телескопическая система приведена на фиг.1. Конструктивно она состоит из жесткого кольца 1, на котором при помощи жестких крестообразных кронштейнов 5 установлены зеркало 2 и афокальная корригирующая линза 6. К этому же кольцу 1 крепится деталь, изготовленная из полиимидной пленки. Эта деталь представляет собой два круглых листа полиимидной пленки толщиной от долей до нескольких десятков микрон, герметично соединенных друг с другом по периметру. Полиимидная пленка может быть заменена другой прочной и прозрачной в выбранном диапазоне длин волн пленкой (например, лавсановой или полипропиленовой). При закачивании во внутренний объем 3 нейтрального газа, имеющего минимальный коэффициент поглощения в диапазоне длин волн 8-14 мкм, эти листы примут сферическую форму. На поверхности полиимидной пленки 4 нанесено алюминиевое зеркальное покрытие (за исключением центральной части). Кривизна зеркала зависит от разности давлений на границе сред, разделяемых полиимидной пленкой. Величина давлений контролируется при помощи датчиков давления 8 и 9, сигналы с которых поступают на спецвычислитель 11, при помощи которого производится управление устройством регулирования давления 10 в объеме 3. Таким образом предложенная конструкция формируется в зеркально-линзовый объектив. Диаметр сферического зеркала 4 может быть достаточно большим (например, несколько десятков метров). Телескопическая система состоит из зеркально-линзового объектива (зеркала 2, 4 и линза 6) и телевизионного блока преобразования и обработки сигнала 7. Созданная таким образом телескопическая система для использования в космосе может быть на два-три порядка более светосильной, чем ее аналог, изготовленный по существующей технологии. Элемент 2 может быть выполнен также на основе гибких, например, полиимидных, пленок, если это целесообразно.The proposed mirror-lens telescopic system is shown in figure 1. Structurally, it consists of a
Работает система следующим образом.The system works as follows.
Зеркально-линзовый объектив (поз. 4, 2, 6) формирует оптическое изображение на мишени преобразователя лучистая энергия/видеосигнал, который проходит необходимую обработку в телевизионном блоке преобразования и обработки видеосигнала 7. Сигналы с датчиков давления 8, 9 поступают на спецвычислитель 11, который по результатам анализа этих сигналов регулирует давление в объеме 3 при помощи устройства регулирования давления 10.The mirror-lens lens (pos. 4, 2, 6) forms an optical image on the target of the transducer radiant energy / video signal, which undergoes the necessary processing in the television unit for converting and processing the video signal 7. Signals from pressure sensors 8, 9 are fed to a special computer 11, which according to the results of the analysis of these signals, it regulates the pressure in
Зеркально-линзовая оптическая система для диапазона волн 8-14 мкм и способ ее создания могут быть широко использованы для высокочувствительных телескопов, систем экологического мониторинга и космической разведки. Технологический уровень современной техники делает воплощение вышеописанного способа совершенно реальным.Mirror-lens optical system for the wavelength range of 8-14 microns and the method of its creation can be widely used for highly sensitive telescopes, environmental monitoring systems and space reconnaissance. The technological level of modern technology makes the embodiment of the above method completely real.
ЛитератураLiterature
1. Справочник по инфракрасной технике. - М.: Мир, 1995 г., т.2.1. Handbook of infrared technology. - M .: Mir, 1995, v.2.
2. Волосов Д.С. Фотографическая оптика. - Искусство, 1978 г., стр.345.2. Volosov D.S. Photographic optics. - Art, 1978, p. 345.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002104424/09A RU2236730C2 (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002104424/09A RU2236730C2 (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002104424A RU2002104424A (en) | 2003-08-20 |
RU2236730C2 true RU2236730C2 (en) | 2004-09-20 |
Family
ID=33432719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002104424/09A RU2236730C2 (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2236730C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456720C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Microsystem apparatus controlling surface for mounting small antenna |
RU2658119C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-06-19 | Акционерное общество "НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ" | Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter |
-
2002
- 2002-02-20 RU RU2002104424/09A patent/RU2236730C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОЛОСОВ Д.С. Фотографическая оптика. – М.: Искусство, 1978, с. 345. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456720C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") | Microsystem apparatus controlling surface for mounting small antenna |
RU2658119C1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-06-19 | Акционерное общество "НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ" | Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter |
DE102017131358A1 (en) | 2016-12-29 | 2018-07-05 | AO "Norma-Energoinvest" | Telescopic compressed air controlled adaptable electromagnetic radiation converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Davies et al. | GMOS: the GEMINI multiple object spectrographs | |
Joseph | Building earth observation cameras | |
US10261297B2 (en) | Method and apparatus for remote imaging | |
Domber et al. | MOIRE: ground test bed results for a large membrane telescope | |
US6837586B2 (en) | Ring optical interferometer | |
Sagar et al. | New optical telescope projects at Devasthal Observatory | |
RU2236730C2 (en) | Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors | |
CN109612941A (en) | A kind of synchronous atmospheric correction system of total main optical path suitable for high score agility satellite | |
Strom et al. | Giant Segmented Mirror Telescope: a point design based on science drivers | |
Redding et al. | Beyond JWST: performance requirements for a future large UVOIR space telescope | |
Nelson et al. | Construction of the keck observatory | |
US20210318120A1 (en) | Compact Star Tracker Using Off‐Axis Parabolic Mirror | |
Ouaknine et al. | MTG flexible combined imager optical design and performances | |
Nishimoto et al. | Spectroscopic observations of space objects and phenomena using Spica and Kala at AMOS | |
Chakraborty et al. | PARAS-2 precision radial velocimeter: optical and mechanical design of a fiber-fed high resolution spectrograph under vacuum and temperature control | |
US5365367A (en) | High-resolution synthetic aperture telescope system | |
Padin et al. | CCAT optics | |
Gambicorti et al. | The CaSSIS imaging system: optical performance overview | |
O’Byrne et al. | Adaptive optics at the Anglo-Australian telescope | |
Langlois et al. | High-order adaptive optics system with a high-density spherical membrane deformable mirror | |
Sagar | Optical Telescopes at Devasthal Observatory, Nainital | |
Harms | A contribution to characterizing and calibrating the pointing control system of the SOFIA telescope | |
Hippler et al. | ALFA: three years of experience in adaptive optics with a laser guide star | |
Li et al. | Analysis and Design of High-Resolution Visible Spectral Remote Sensing Satellite System | |
da Costa Rodrigues | Adaptive optics with segmented deformable bimorph mirrors |