“高分四号”卫星相机在轨温度分析及热设计优化
2021-02-05于峰徐娜娜赵振明
北京航空航天大学学报 2021年1期
于峰,徐娜娜,赵振明
(1.北京空间机电研究所,北京100094; 2.先进光学遥感技术北京市重点实验室,北京100094)
地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO)高分辨率成像卫星监视范围广、时间分辨率高,具备极高的响应能力,可对拍摄区域内目标进行持续观测,甚至视频观测,美国和欧洲等主要航天机构在静止轨道对地观测领域均开展了相关研究[1-4]。“高分四号”卫星是中国第一颗民用地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星,填补了中国乃至世界高轨高分辨率遥感卫星的空白[5]。星载凝视相机是“高分四号”卫星的有效载荷,具备在地球静止轨道获取星下点可见光近红外谱段(全色及多光谱)50m地面像元分辨率,中波红外谱段400m地面像元分辨率图像数据的能力,设计寿命8年[6]。
相机的高精度热控是保证相机的成像质量、实现相机的寿命和可靠性的重要条件,为保证在轨成像品质和指向精度,相机的主要部组件需在全寿命周期内保持较高的温度稳定性[7]。而相机在轨运行中要长期经受太阳、行星和空间低温热沉的交替加热和冷却,给热设计带来挑战[8]。目前,相机通常所采用的热控技术与卫星平台大体一致,其主要思路是:采用被动的热防护措施,如多层隔热材料来隔绝相机与外部空间环境的辐射换热;在主承力结构、镜头及支撑结构等关键部位设计主动加热回路来调控温度水平;采用槽道热管或环路热管[9]将内部热耗引出至星外热辐射器,最终排散到冷空间[10-11]。对于地球静止轨道相机,所处空间热流变化更为复杂[12-13],一个轨道周期内,外热流变化剧烈,高低温持续时间长。……
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