巡天相机旋转对开式机械快门激振力的补偿抑制
2021-10-13梁伟秦开宇蒋仁奎刘盾
梁伟,秦开宇,蒋仁奎,刘盾
(1.电子科技大学航空航天学院 成都 611731;2.中国科学院光电技术研究所 成都 610209)
巡天望远镜主镜口径达到2m,是中国第一个大口径、大视场空间天文望远镜。巡天相机是巡天望远镜最重要的科学终端载荷之一。巡天相机焦面尺寸达到610mm×590mm,采用机械快门对焦平面进行曝光控制。在轨工作10 年,曝光次数约为100 万次,寿命长、可靠性高。快门采用结构简单、电机直驱的旋转对开结构形式。机械快门运行的旋转运动将形成微振动,产生激振力。同时方向相反的两旋转运动带来的激振力在转轴相对方向的分量抵消,在两转轴平面法向的分量加倍,成为巡天相机的主要扰动源之一,降低空间光学望远镜的成像质量,需对其进行抑制[1-2]。
类似旋转对开式机构在空间望远镜上应用较多,如哈勃望远镜(Hubble space telescope)[3-4]、钱德拉X 射线太空望远镜(Chandra X-ray observatory)[5-7]、伦琴X 射线天文台(Rosat)[8-9]和XMM 牛顿卫星(X-ray multi-mirror mission)[10-11]的遮光盖系统。这些遮光系统的功能主要是避免望远镜内部器件受到强光照射,工作过程中望远镜焦面组件未工作,运行中的激振力不影响望远镜成像质量。欧几里得空间望远镜(Euclid space mission)[12-14]中可见光成像仪(Euclid-VIS)采用的快门形式与巡天相机机械快门类似,通过在叶片后端进行严格的静动平衡设计,抑制激振力,取得了很好的抑制效果。巡天相机机械快门由于空间包络约束限制难以采取静、动平衡措施减小激振力。快门的运行频率f小于1Hz,采用传统的隔振措施,隔振频率小于0.707f时才会发挥隔振效果[15-16],这将削弱快门的支撑刚度,稳定性差。……
