王 强, 时运来,孙海超,李 兴,刘 伟

(南京航空航天大学 航空航天结构力学及控制全国重点实验室,江苏 南京 210016)

0 引言

望远镜是人类文化最伟大的奇迹之一,它既对天文学领域的发展做出了巨大的贡献,也深刻影响着其他科学的发展甚至整个人类社会的进步,改变了人类对宇宙的认识。17世纪,伽利略发明第一台天文望远镜是人类探索外空的起点,经过几百年的时间,人类对外太空有了越来越深刻的了解。深空探测是人类探索宇宙奥秘的必经之路,是在近地观测取得重大进展的基础上,向太空等未知领域探索的必然拓展[1]。

在光电追踪系统中[2],使用普通的跟踪系统精度都较低,无法达到使用要求,因此,国内外常采用复合轴样式的控制系统[3]。通过复合轴控制系统,既可以提高追踪系统的搜寻范围,又可以提高追踪精度[4]。复合轴控制系统由两部分组成,分别是主跟踪轴和子跟踪轴[5]。主跟踪轴由主架组成,它实现了大范围的搜寻,因此也被称为粗跟踪轴;子跟踪轴由快摆镜组成,通过快摆镜系统进行高精度的调节,因此称为精跟踪轴[6]。

美国几家单位联合建造了大麦哲伦地基望远镜[7],成效清晰度远超哈勃望远镜。它通过多个快摆镜机构组合的方式来提高成像精度,每个小快摆镜均高达0.039"[8]。国内中科院设计了一块使用压电作动器驱动的三点式快摆镜,用于激光检测领域[9]。此快摆镜在精度小于4 μrad的情况下,同时有着双轴5 mrad的摆动范围,随着通光孔径不断增大,对偏转范围的要求也越来越高,故而迫切需要研究出既能满足大通光孔径,又能实现大偏转范围的快摆镜[10]。……