Technology 1991: the media event Hubble Space Telescope

The unexpected problems suffered by the Hubble Space Telescope are discussed. A loop of cable on one of the two high-grain communications antennas turned out to be improperly tied to the antenna's mast, limiting the time during which the antenna could transmit data back to Earth. The solar panels vibrated for 3-6 min each time the spacecraft passed into or out of sunlight, throwing off the sensors fixing the telescope on a guide star and disrupting the observation in progress. Worst of all, the telescope's 2.4 m diameter (94 in) main mirror was found to have been ground and polished to the wrong shape and thus is unable to focus an image. The solutions to the cable and mirror problems are described. Approaches being taken to damp the solar panel vibrators are examined     

太空望远镜用聚合物薄膜反射镜

美国Sandia国家实验室的科学家们成功研制出一种压电聚合物薄膜,希望在未来的某一天能用这种薄膜制作太空望远镜用超轻反射镜。该项目研究小组现正计划将这种聚合物薄膜送往太空,在国际空间站(ISS)上进行实验。     

分块式空间望远镜的波前校正方法

对于同时具有可变形分块式主镜和变形镜的空间望远镜光学系统,提出一种基于小波分解的并联波前校正法.该方法根据分块式主镜和变形镜的空间校正能力不同,利用小波分析的多分辨率分析的特点按不同尺度分解波前误差,将空间频率高于主镜空间带宽的各层波前误差合并为高频波前误差由变形镜校正,余下的低频误差由主镜校正;应用MATLAB小波工具箱对并联波前校正法进行数学仿真,并与依光路顺序的串联波前校正法进行比较,结果说明基于小波解耦的并联校正法波前校正精度高于串联校正法,适用于空间望远镜光学系统.     

空间太阳望远镜的图象预处理系统研制

空间太阳望远镜太阳磁场测量要求图象的信噪比为10⁴.受CCD满阱电荷的限制,必须对CCD采集到的图象,在预处理单元进行图象积分以提高信噪比;为了减小CCD引入的噪声,还采用了CCD图象改正技术;对于宁静态的长时间太阳观测,为了克服图象漂移导致无法进行图象积分的难题,提出了图象相关内插累加技术,来进一步提高信噪比;预处理单元还担负着偏振测量中的Stokes参数归一计算、CCD控制、调焦控制和图象格式化等任务.文中分析了预处理系统的处理功能需求,确定了系统设计方案;采用FPGA加DSP的硬件结构,制作了地面原理样机,开发了系统软件.在地面支持设备上对系统功能进行了仿真和测试.     

空间太阳望远镜的星载固态存储器研制

空间太阳望远镜有五个载荷仪器,其每天产生的数据达1728GB,数据流以固态存储器为核心在星上数据处理系统各单元间调度,完成缓存、压缩、存储和下传.本文分析了对固态存储器的需求,建立了其状态机模型,并确定了总体设计方案.根据该方案用DSP和FPGA构成控制逻辑,用DRAM芯片阵列构成存储模块,制做的地面原理样机对系统功能进行了模拟和验证.     

用于SPITZER空间望远镜的红外列阵摄像机

红外列阵摄像机(IRAC)是Spitzer空间望远镜中的三台焦平面仪器之一。这是一台四通道摄像机,能够同时在3．6μm、4．5μm、5．8μm和8．0μm波长处获取宽带图像。四个通道成对地(3．6μm和5．8μm为一对,另一对为4．5μm和8μm)观测焦平面中两个靠得很近的5．2′×5．2′的视场。摄像机中的四个探测器列阵的尺寸均为256×256元,两个较短波长的通道使用InSb探测器,而两个较长波长的通道则使用Si：As IBC探测器。由于红外列阵摄像机具有高灵敏度、宽视场和四色成像功能,因此是一台得力的观察仪器。本文简单介绍该仪器在飞行中的科学、技术和工作性能．     

空间太阳望远镜星载CCD图像压缩单元的研究

针对空间太阳望远镜(SST)卫星上海量的观测数据和在轨存储、下传能力有限的矛盾要求在轨压缩科学数据,本文在分析SST星载CCD图像压缩需求基础上,根据空间环境的限制和国内的设计研制能力,采用基于小波变换(DWT)和稀疏矩阵压缩的压缩算法,设计了星载压缩单元(DCU),并在DSP加FPGA结构的硬件平台上进行算法仿真和系统联试.测试结果表明,DCU可以在6 s内对2 048×1 024 pixels的太阳图像进行大于5倍压缩,压缩信噪比(SNR)优于26 dB,均满足SST图像压缩需求.DCU实现了星载图像处理系统的国产化设计,已通过验收.     

空间太阳望远镜图像积分中1 bit相关器的研究

空间太阳望远镜(SST)系统采用图像积分方法提高太阳矢量磁图的信噪比(SNR).在图像积分过程中,基于图像强度信息的相关器难以满足航天应用中系统实时性和低资源消耗要求,为此提出使用1 bit相关器实现图像快速相关运算.1 bit相关算法以异或逻辑运算代替常规算法中的乘法,提高了运算速度,同时减小硬件实现复杂度.针对太阳米粒图像,给出1 bit相关算法方案,并研制出基于FPGA DSP架构的相关器.测试结果表明,该相关器的算法精度、相关运算时间均能满足SST需求,而FPGA资源消耗仅为基于快速傅里叶变换(FFT)相关器(8 bit数据)的1/10.     

轻型空间遥感器光机系统研究

TMA空间光学系统可以同时实现大视场和轻型化,在目前空间光学遥感器中得到了广泛的应用。本文对焦距1m、视场8.5°的空间遥感器光机系统进行了研究,对遥感器具体结构进行了细致的探讨,利用有限元分析技术对空间遥感器整机结构进行了工程分析。结果表明,采用单点挠性支撑的各反射镜支撑系统、采用环氧/碳纤复合材料的桁架主支撑结构可以很好地保证反射镜在静力学、热环境下镜面具有较高的面形精度和位置精度,而其支撑自身在动力学环境中不会破坏。这种光学遥感器非常适合在重量要求较严格的大视场空间成像小卫星中使用。     

空间望远镜大尺寸快门寿命试验研究

针对空间环境下的大面阵光学望远镜的大尺寸快门,设计了一种关于空间环境的高保真寿命试验方案.该方案以大口径真空罐为平台,充分考虑了大尺寸快门在空间运行时面临的复杂环境因素,为其提供了极为真实的在轨运行环境.针对该快门在轨开合100万次的寿命指标,设计了具体的试验方案,并搭建了高保真空间环境试验平台,利用加速寿命试验的原理使快门机构在真空罐中运行.结果表明该试验方案可为快门提供极为真实的空间在轨运行环境,能够支撑其完成100万次的开合动作.     

詹姆斯·韦布空间望远镜和近红外摄像机的作用

1 引言 以阿波罗宇宙飞船时代美国宇航局(NAsA)局长的姓名命名的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)是同时作为哈勃空间望远镜(HST)和斯必泽空间望远镜(SST)的科学后继者而设计的.要想解答先前的这两个任务所提出的科学问题,需要一架性能很高的空间望远镜.它必须具有很大的集光面积才能超出哈勃和斯必泽望远镜的探测极限.     

22m焦距太空望远镜光学设计

在三级像差理论上对大视场小体积的三反消像散系统进行了探讨,采用了共轴设计、偏置视场使用的成像方式,采用了拼接主镜,对系统进行了相应的误差分析,并在光路的中间像附近引入双折叠镜,通过多次反射压缩光路,有效降低系统体积.设计了一个长焦三反系统,焦距为22m,视场角为0.8°×0.1°,引入折叠镜后系统总长约厂f'/5～f'/5.5,结构简单.     

'Prototyping' the Hubble fix

The use of virtual reality techniques to check out the positioning of the corrective optics to be installed in the Hubble Space Telescope is discussed. The basic optical and mechanical configuration of the telescope, and the optical bench, named the Costar (Corrective Optics, Space Telescope Axial Replacement), which will be deployed in the focal plane volume of the telescope, are described. The problems encountered in the virtual prototyping of Costar are examined     

空间太阳望远镜星载数据处理系统中的 动态可重构协处理器研究

本文提出了一种为空间太阳望远镜星载数据处理系统而设计的动态可重构协处理器方案,该方案利用4bits粒度可重构阵列将传统的基于指令流的运算方式变为基于数据流与配置流的运算方式,并通过指令流水实现了动态可重构单元与主处理器的协同工作.文章最后还给出了该方案在Xilinx XC2V3000上的实现及该实现用于乘法和1024点复数快速傅立叶变换时的性能.     

FAST深空数据传输速率分析

500 m口径反射面射电望远镜(FAST)是目前世界口径最大、最灵敏的射电天文望远镜.为了分析FAST对深空探测任务的数据传输支持能力,利用数据传输链路预算分析方法,在规定特定工程余量的条件下,详细计算了FAST应用在内行星、外行星及柯伊伯带(Kuiper belt)天体探测任务中的数据传输速率.计算结果表明,FAST等效成口径300 m的地面接收天线,能使目前的深空通信数据下行传输速率提高70~400倍,未来其将会强有力地支持我国的火星、木星等深空探测任务.     

激光在大型望远镜中应用

简述激光在大型天文望远镜中应用，如激光人造星，测量４．３ｍ主镜面形，自准调校恒星光干涉仪和程差补偿测量，望远镜筒主副镜间相对倾角和弯沉测量等。     

Space communications scheduler: A rule-based approach to adaptive deadline scheduling

Job scheduling is a deceptively complex subfield of computer science. The highly combinatorial nature of the problem, which is NP-complete in nearly all cases, requires a scheduling program to intelligently traverse an immense search tree to create the best possible schedule in a minimal amount of time. In addition, the program must continually make adjustments to the initial schedule when faced with last-minute user requests, cancellations, unexpected device failures, etc. A good scheduler must be quick, flexible, and efficient, even at the expense of generating slightly less-than-optimal schedules.

The Space Communications Scheduler (SCS) is an intelligent rule-based scheduling system developed at GE's Advanced Technology Laboratories. SCS is an adaptive deadline scheduler, which allocates modular communications resources to meet an ordered set of user-specified job requests on board the NASA Space Station. SCS uses pattern-matching techniques to detect potential conflicts within a schedule, then resolves these conflicts through algorithmic and heuristic means. As a result, the system generates and maintains high-density schedules without relying heavily on backtracking or blind search techniques. SCS was designed to allocate communication devices on board the Space Station, but its general-purpose scheduling strategy is suitable for many common real-world applications.     

Long-range and energy-efficient optical networking for tiny sensors

Wireless Networks - Acquiring real time sensory data using remote swarms of tiny sensors depends on efficient wireless networking. Often, battery longevity of the sensors is a critical design...