大型轻量化空间光学系统用反射镜制造技术的研究进展

由于下一代空间望远镜(NGST)和其他NASA项目需要大口径的空间光学仪器,美国马歇尔空间光学飞行中心的空间光学制造技术中心目前正致力于空间系统用轻量化光学元件的研制。本文评述了发展中的NGST技术,讨论了NGST主反射镜各部分的环境试验情况。     

旋铸巨型麦哲伦望远镜的8．4m反射镜

2005年7月，亚里桑拿大学将启用旋转熔炉，开始为世界最大的地基望远镜生产8．4m直径反射镜。望远镜名为巨型麦哲伦望远镜（GMT），其主镜的设计为六个8．4m离轴反射镜环，和一个中心轴上反射镜，其分辨率为哈勃空间望远镜的10倍。     

光学制造与测试Ⅳ

一、下一代空间望远镜 1.下一代空间望远镜轻型反射镜技术的发展(H.P.Stahl,美国宇航局马歇尔空间中心) 2.子刻度铍反射镜演示器计划的最后结果(T.Reed等,美国鲍尔航空航天技术公司) 3.子刻度铍反射镜演示器的低温光学测试结果(J.B.Hadaway等,美国亚拉巴马大学应用光学中心)     

天基大口径反射镜支撑技术的发展

为了满足人类对地观测和宇宙探索的更高性能要求,空间望远镜反射镜口径已经从米级向十米量级迈进,呈现不断增大的趋势。大口径反射镜支撑与反射镜面形精度和稳定性直接相关,是决定空间望远镜实际观测能力乃至任务成败的关键技术之一。首先对大口径反射镜的三种主要支撑形式进行了介绍并做出适用性比较。在此基础上,从影响反射镜支撑设计的各个因素出发,讨论了反射镜支撑的设计原则。然后结合设计原则的讨论和国内外研究进展对支撑点数量和位置优化、无热化设计、无应力装配设计等大口径反射镜支撑关键技术及发展方向进行了探讨,期望对我国大型空间望远镜的研制提供借鉴,在新一轮空间探索热潮中实现跨越发展。     

离轴双反射镜重新成像红外望远镜

美国专利US7390101 (2008年6月24日授权)本发明提供一种采用两块反射镜的红外望远镜,它是按一种离轴偏心光瞳重新成像结构制造的。为了提高传统的双反射镜望远镜的图像质量,主镜和次镜的反射     

空间光学反射镜轻量化技术现状分析

随着空间光学遥感器分辨率的提高,反射式空间光学主镜口径不断增大,对反射镜进行轻量化设计已经成为空间大口径反射镜的关键技术.分别从材料选择、结构形式、制造工艺等方面对国内外空间光学反射镜的轻量化技术进行了系统的评述,分析了空间轻质反射镜技术的现状和发展趋势,并对今后的研究工作提出了建议.     

21世纪天文望远镜的新设计

本文主要论述21世纪天文望远镜的设计，这些设计探索了新反射镜设计、新安装技术和新材料的可能性。25m的光学望远镜瑞典伦德天文台的A．Ardeberg及其同事提交了两篇关于25m光学望远镜可行性研究的论文。论文作者注意到过去20年中望远镜设计的快速进展。“与望远镜图象质量大大提高相平行的检测器技术已产生接近于1的量子检测效率。同时，空间分辨和穿透本额已急剧增长。这些因素就可以解释近来天体物理学所取得的快速进展。”对于目前的情形，他们说：“在望远镜图象质量中，探测器效率的提高现在已达到实用阶段。然而这一事实并没有消除…     

21世纪天文光学望远镜的最新进展

1994年3月，国际光学工程学会在夏威夷召开了天文学学术交流会，并出版了《先进技术的光学望远镜》论文集。论文集分成两部分，第一部分主要阐述8个主要望远镜的研制规划，包括几种望远镜的设计新方案；第二部分主要阐述新型望远镜反射镜的设计、安装方法及所用材料。本文主要介绍望远镜的研制规划。     

薄膜反射镜的静电成形

利用薄膜反射镜作为太空望远镜主镜是研究大口径、超轻型未来空间光学系统的最新方向之一。基于静电学原理，设计了口径Ф200 mm薄膜反射镜静电成形实验系统，该系统包括薄膜反射镜固定装置、电极板装置以及直流高压系统。采用ZYGO干涉仪和莫尔偏折术，分别对薄膜反射镜面形随直流电压的变化情况以及不同电压下薄膜反射镜的顶点曲率半径进行了观察和测量，并与理论值进行了比较和分析。实验结果表明，该系统可有效改变薄膜反射镜的面形。目前，在700 V电压下，薄膜反射镜的顶点曲率半径达17.7 m。     

《光机电信息》1999年全年总目录

·特集·面向21世纪的光电子技术 (期,页) 现代物理光学研究的热点问题………(1,1) 21世t纪将从光力技术拉开帷幕………(1,3) 新光能束的开发和展望………………(1,6) 信息时代的领买技术一纳米和微米技术:在光 学器件制造上的应用…………………(1,9) 微芯片激光器…………………………(1,15) F一代空间望远镜(NGST)一将采用单片式 反射镜…………………………………(1.18)·特集·短波段空间望远镜技术 多光谱太阳望远镜阵列(MSSTA)……(2,1) MSSTA用成像胶片在EUV_/FUV的响应特 性………………………………………(2,7) 太阳x射…     

编队飞行卫星的协同指挥控制

通过协同控制反射镜卫星和探测器卫星，预期精密编队飞行可以实现虚拟的长焦距望远镜。本文对精密指挥控制虚拟望远镜的控制策略进行了讨论，表明通过灵活分配反射镜卫星和探测器卫星的控制权可能实现全面燃料最佳化。     

为空间望远镜研制轻型反射镜

美国圣迭戈复合光学元件公司已为欧洲空间局的远红外和亚毫米波空间望远镜制成一个2 m的原型反射镜.该镜由碳纤维的加强复合聚合物制成,重77磅. 该镜系与航空航天避喷气推进实验室合作研制.望远镜有一3.5 m反射镜,在运转温度为80 K时,表面精度为几微米均方根.基底的面积密度小于20 kg/cm2.此空间望远镜将用以研究星球和星系的发展. (以上由罗山供稿)     

X射线望远镜

X射线望远镜由聚光和成像反射镜以及在其焦平面上的二维检测器构成。X射线望远镜观察达到波长0．1nm，入射角为0．5。。这里X射线望远镜的制作有两种方法，一个重视分辨率，另一个重视聚光性能，同时满足上述两者，可以说是今后最大的开发课题。利用多层膜反射镜制作也与光学望远镜同样的正入射型X射线望远镜。     

液体反射镜—玻璃镜的高质量低成本替代物

科学家很早就知道,如果旋转液体,其表面将会成为抛物面状,这是反射镜的极佳面形。这个概念虽然为人熟知,但却从未有人认真采用过,因为早期利用旋转液体制造反射镜的企图都不太成功。此外,早期的研究者认为,液体反射镜只能用于天文研究。液体反射镜不能倾斜,因而不能像普通望远镜那样对准和跟踪。在天文学家用照相干版记录图像的时期,这种限制便受到重视。然而近几年来使用计算机和电荷耦合器件探测器等其它的跟踪技术,使人们恢复了对液体反射镜的兴趣［１］。图１　液体反射是制造大型、优质光学元件较为价廉的途径。拉瓦尔大学的…     

多反射镜光束控制

对于用在航天器的光呸瞄准线的瞄准与跟踪可以按几种方法来控制。整个光学系统能瞄准所关注的目标，如象哈勃空间望远镜。光学部件如象望远镜可以安装在跟踪架上而运行在相对独立控制的航天器平台上，如同欧洲航天局仪器载体装置。第三种方法是通过航天器安装望远镜光学系统，运用反射镜作为瞄准线定向。     

以激光修正大型轨道运行望远镜镜面

美帝国家航空与宇宙航行局已开始求助于激光技术,以保证大型轨道运行望远镜系统的可能性与未来的精度。船载激光扫描器将用来探测望远镜反射镜面几何形状的误差,并驱动伺服系统,以修改反射镜的形状。     

检查反射镜在空间的衰退情况

正根据520,000美元的合同进行制造、并准备置于先进技术卫星C上付诸飞行的一种仪器,将估计光学反射镜表面在空间的衰退情况。目前正由美帝电-光系统公司设计重13.5磅的反射计,将装入该卫星的一侧。反射计包含18个反射镜面和两个标定面。每一样品的衰退将由光学和电子学分系统测量。对获得的数据将进行分析,其结果将为在太阳聚光器、宇宙望远镜、光通讯、热控表面和光学仪器(包括激光器)等方面选用材料提供有价值的参考数据。试验的反射镜将使用戈达德宇宙飞行中心计划中准备使用的主要材料。     

月球望远镜的液体镜

汞的冰点为-38℃，将其放入圆形容器中并匀速旋转，使其保持抛物面形状，就制作成了一面液体反射镜，反射率达到80％。与传统玻璃反射镜相比，液体镜非常轻，成本低，便于长途运输，已经广泛用于地面望远镜中。然而由于受到大气分子和人造光源的影响地面望远镜的成像能力有很大的局限性。     

下一代空间望远镜（NGST）——将采用单片式反射镜

美国宇航局正在对代表下一代空间望远镜(NGST)水平的第二代哈勃空间望远镜(HST)进行可行性研究。第一代哈勃空间望远镜在可见波段对星体和银河星系进行观测,并对其早期形成和演化开展宇宙学研究。第二代哈勃空间望远镜将在近红外波段对宇宙星体和星系进行观测。由于在近红外波段对天体观测要求高灵敏度探测器,光学系统口径尽可能的大,体积小,并且在至少60K低温下工作。美国宇航局最初的设计方案是采用8m直径可展开式主反射镜的超轻型光学系统,将在AtlasⅡ—AS上发射空间观测站。     

超轻量化反射镜:C/SiC的最新进展

在实现光机系统轻量化的进程中全陶瓷反射镜愈来愈引起人们的注意，本文描述了DSS和IABG联合开发的C/SiC陶瓷，它由一种新颖的直接制备工艺获得，并具有优异的光学机械性能，因此人们可以比较自由地对其进行设计，这项工艺不仅可以制备形状相当复杂的超轻量化反射镜，而且可以制备大尺寸的三维结构件，目前已经实现了8声东击西cm反射镜和2.5m结构件的制备，本文概述了1m和1m以上反射镜制备技术的最新进展，并且报道了在研制高质量光学表面工艺方面的最新成果，最后，介绍了C/SiC技术的未来应用前景，例如，用下一代地基或天基望远镜的2.5m反射镜的制备。