王 智

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)

1 引言

对地球周围等离子体层结构和辐射特性的研究是“嫦娥三号”工程任务的一个重要科学目标，月基极紫外相机就是针对这一科学目标而研制的光学有效载荷。极紫外相机安装在月球着陆器的顶部，随月球着陆器经历卫星发射、地月变轨，最后着陆在月球表面北纬44°虹湾地区，对地球等离子体层的结构和辐射特性进行观测研究。为了实现在月球表面对地球等离子体层的探测，极紫外相机的光学系统需具有小尺寸、大视场，并设计为正入射结构和多层膜单反射镜和球面光子探测器的结构形式［1］。为了实现对地球的寻找，极紫外相机的跟踪机构采用俯仰-方位模式，而照准架是实现俯仰、方位转动的关键支撑部件。照准架的刚度、强度以及热尺寸稳定性直接影响到整机的刚度及转动性能，因极紫外相机需要承受月表着陆过程的大量级振动冲击以及月表昼夜高达300℃的温差，而极紫外相机没有主动温控资源，仅有保温措施，这种情况下，照准架的环境适应性对相机能否实现对地球的捕获起到关键作用。

为了满足嫦娥三号对极紫外相机提出的质量尽量轻的要求，照准架的材料必须采用性能优异的轻质结构材料，碳纤维复合材料(CFRP)是目前实现这一要求的最佳选择。CFRP是20世纪60年代崛起的一种新型结构材料［2-4］，CFRP以其比强度高、比模量高、密度小、高温性能好、性能可设计，热稳定性好等优点，与铝合金、钛合金、合金钢一起成为航空航天领域四大结构材料。……