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《空间引力波望远镜主反射镜系统的结构设计优化》

  • 来源专题：空间引力波探测领域
  • 编译者： yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间：2021-03-17

  • 针对空间引力波望远镜主反射镜系统的结构及支撑组件进行了设计与优化。主反射镜运用了侧面 3 点支撑对镜体进行约束，并对支撑点的选取与布局进行了研究。反射镜采用能够实现较大弯曲刚度的背部钻孔式半封闭构型，通过有限元计算结合多目标遗传算法对反射镜轻量化结构进行了参数优化，在不降低面形精度的条件下使镜体结构轻量化率达到 74%。设计了一种由两个无阻隔串联式柔度单元组合而成的可调节双轴连杆型 Bipod 柔性铰链结构，其可对反射镜面形误差进行补偿。建立了柔性铰链并联机构作用于反射镜的数学模型，对其进行了基于MATLAB 的参数取值分析，并通过有限元方法完成了对参数取值的修正。最后进行了空间热载荷条件下的反射镜面形分析，结果表明反射镜面形误差优于 λ/60，满足设计要求。

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  • 《空间引力波探测望远镜系统技术初步分析》
    • 来源专题：空间引力波探测领域
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2021-03-17
    • 为探测到 0. 1 mHz~1 Hz频段的引力波，天琴、LISA、太极等空间引力波探测器编队 （或星座） 需在几十万到几百万公里量级的臂长上，实现pm级精度的测量。因此直接作为星间干涉测量光路一部分的望远镜面临巨大的技术挑战。空间引力波探测望远镜有超高精度和超高稳定性的特点。本文以LISA引力波探测器望远镜为研究对象，根据星间激光干涉测量核心指标10 pm/ Hz1/2@0. 1 mHz~1 Hz的要求和引力波探测的实际需求，分析了望远镜的光学设计方案。在设计基础上，就材料选择、光学加工、装调及杂散光抑制等方面进行了分析和探讨，为后续望远镜的研制提供了参考依据。
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  • 《2m自适应光学望远镜项目通过出所验收交付用户》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-10-13
    •         2018年7月13日，由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（简称长春光机所）承担的2m自适应光学望远镜出所验收评审会在长春光机所举行。来自中国科学院国家天文台、长春光机所、用户单位等专家出席评审。长春光机所副所长王建立、项目负责人陈涛研究员及项目科研骨干等30余人参加了此次出所评审会。 　　会上，李洪文研究员代表项目组作了项目研制总结报告，对项目研制过程中的关键技术攻关、系统集成与装调检测、质量管理、软件工程化、试观测阶段的成果等方面进行了详细总结汇报。 　　该项目主镜采用长春光机所自主研发的比刚度高、导热系数高的SiC材料，突破了高精度凝胶注模成型、无裂纹干燥、无应力反应连接、真空烧结等关键核心技术与工艺，成功研制出目前世界上工程应用的最大口径2m单体SiC反射镜镜坯。采用应力盘组合磁流变等先进加工技术，制造出面形精度优于λ/42的2mSiC反射镜主镜。针对SiC主镜比刚度大、热膨胀系数大的特点，主镜采用了基于Kinematic原理的柔性支撑系统，既可以保证输出指定的支撑力，又可以减小温差带来的影响，支撑后的面形精度优于λ/40。为实现高精度指向和跟踪控制，2m望远镜跟踪架采用了自主研发的大接触角双排异径球轴承，在国内首次使用万牛米级无刷永磁同步力矩电机驱动，结合矢量控制技术，采用自适应结构滤波与加速度反馈相结合的先进控制策略，达到了对恒星0.04″（RMS）的跟踪精度。实现自主研制的液晶自适应光学系统突破了高速液晶材料合成技术、大数据量的高速波前处理技术、高速液晶校正器、高速倾斜镜等技术，系统校正频率达到了2000Hz，实现了0.2″双星的高分辨率成像，是目前国内工程应用的最大规模液晶自适应光学系统。 　　与会专家在听取汇报和详细质询后，现场观看了设备运行情况，对项目完成情况和实际应用表示了充分肯定，评审组一致通过项目出所验收，建议该望远镜尽快实现外场安装调试，早日产出科学成果。 　　2m自适应光学望远镜成功研制，有效地验证了大口径SiC反射主镜制造及其支撑、自适应光学、精密跟踪控制、系统装调与检测等地基大口径光学望远镜关键技术，为长春光机所研制更大口径的地基光学望远镜奠定了坚实基础。
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