地磁坐标系下变姿态空间相机的外热流计算

为了提供准确的空间相机外热流数据,提出一种在地磁坐标系下进行频繁姿态变换的空间相机瞬态外热流计算方法。首先,确定了在J2000坐标系下太阳地球的相对位置及太阳辐照强度;其次,计算相机不同位置的地磁纬度,并采用二分法得到相机在轨运行时进出高磁纬地区(|L|60)的轨道时间;然后,依据其地磁纬度,确定相机不同时刻下的在轨姿态。最后,采用蒙特卡洛法(MCM)计算相机的各环境映射面的轨道视角系数,进而得出整轨周期内各环境映射面接受的瞬时外热流。此方法与IDEAS/TMG软件的外热流结果能够较好的吻合。与姿态稳定的相机相比,空间相机姿态频繁变化会导致外热流数值的明显波动。尤其是入光口所在的+Z面,其波动范围为0~1 245.4 W/m2。     

广角极光成像仪滤光片的热设计及试验

针对广角极光成像仪对其光学系统温度的特殊需求,对成像仪使用的高温滤光片进行了热设计及相关试验。介绍了广角极光成像仪的光机结构,尤其是滤光片组件的结构。通过建立传导和辐射热阻的计算方程组,分析了由滤光片到镜筒整个换热路径中存在的热阻及其影响因素。然后,以影响热阻的因素作为设计变量,分析了影响镜筒温度的敏感变量。最后,提出了高温滤光片的热设计方案。真空验证试验表明:在高温和低温两种极端工况下,滤光片温度水平分别稳定在105.8℃和138.2℃,其控温准确度优于±2.5℃,控温稳定度优于0.75℃/min;反射镜组和探测器窗口温度水平和温差都满足热控指标。得到的结果显示,基于热阻和温度灵敏度分析的设计方法,能够快速明确影响热阻的敏感设计变量,减少设计过程的盲目性。空间高温滤光片的热设计满足了光学系统的要求,保证了广角极光成像仪滤光片组件与反射镜之间的温差。