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《稀疏孔徑成像系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、稀疏孔徑成像系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)Soon-JoChung*,DavidW.Miller**,OlivierL.deWeek***空間系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，麻省理工學(xué)院，馬薩諸塞州，02139,美國摘要為了更好地了解在設(shè)計和建設(shè)稀疏孔徑陣列中遇到的技術(shù)困難，進(jìn)行了建設(shè)白光Golay-3望遠(yuǎn)鏡的挑戰(zhàn)項(xiàng)目。麻省理工學(xué)院自適應(yīng)偵察Golay-3光學(xué)衛(wèi)星(AdaptiveReconnaissanceGolay-3OpticalSatellite,ARGOS)項(xiàng)目利用廣角斐索干涉儀技術(shù)重點(diǎn)是將光學(xué)和航天器子系統(tǒng)模塊化。開發(fā)出了獨(dú)特的設(shè)計程序包括相干波前傳感的性質(zhì)，控制和結(jié)合其它各種系統(tǒng)工程的多個方面，以實(shí)現(xiàn)成本效益。
2、為了演示一個完整的航天器在l?g的環(huán)境中的運(yùn)行情況，ARGOS系統(tǒng)被安裝在一個無摩擦的氣浮軸承上，并具有能夠跟蹤像國際空間站或行星這類快速軌道衛(wèi)星的能力。利用波前傳感技術(shù)減少初始偏差，并反饋實(shí)時畸變到光控制環(huán)路。本文介紹了ARGOS系統(tǒng)在構(gòu)想、設(shè)計和實(shí)施階段的得出的不用結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)。初步評估報告表明光束組合是稀疏光學(xué)陣列中最具挑戰(zhàn)性的問題。由于公差緊束的原因，進(jìn)行光學(xué)控制是最重要的。波前傳感/控制要求似乎是一種主要的技術(shù)和成本動因。關(guān)鍵詞：稀疏孔徑；多孔徑光學(xué)系統(tǒng)；斐索干涉儀；相控陣望遠(yuǎn)鏡1簡介在天文學(xué)中要求更大的細(xì)角分辨率就必須要增大望遠(yuǎn)鏡的口徑。但是，空間望遠(yuǎn)鏡的主鏡口徑受到體積、運(yùn)載火箭
3、的最大承受重量以及制造成本的限制⑴。因?yàn)閱蝹€鏡片的制造成本隨著面積的增大而飛速上升，比如像哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就已經(jīng)處于經(jīng)濟(jì)上可行的極限，我們正采用像分段鏡望遠(yuǎn)鏡和干涉稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)這些突破性的技術(shù)來努力打破這一趨勢。而長基線恒星邁克爾遜干涉儀從一個獨(dú)立的收集器中提供光源進(jìn)行光束合成，在一段時間后獲得干涉條紋，斐索干涉儀能產(chǎn)生具有完全即時U?V覆蓋的直接圖像。因此，斐索干涉儀是適合于擴(kuò)展對象的光學(xué)成像和快速變化的0標(biāo)。與邁克爾遜干涉儀的長基線相對比，斐索干涉測量系統(tǒng)往往具有緊湊的望遠(yuǎn)鏡陣列。專為稀疏陣列設(shè)計的最佳成像配置是由Goby首次提岀的【2］。稀疏陣列是一個有前途的應(yīng)用，他不需要極其高的靈
4、敏度(存在亮光源)，允許是一個相對受到限制的視場(field-of-view,FOV)卩⑸。在相控陣望遠(yuǎn)鏡領(lǐng)域內(nèi)的一個著名的項(xiàng)目就是美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AirForceResearchLaboratory,AFRL)的多用途多個望遠(yuǎn)鏡測試平臺(MultipurposeMultipleTelescopeTested,MMTT)⑹。MMTT是由4個直徑20cm的望遠(yuǎn)鏡按視場(FOV)為15弧分分階段組合在一起的。該MMTT采用了一個復(fù)雜的激光測量干涉儀來檢測波前誤差(wavefronterror,WFE)o由洛克希德?馬丁公司建造的多孔徑成像陣列用來描述相位分集計算技術(shù)稱為WFE傳感。該稀疏陣列
5、由無焦望遠(yuǎn)鏡按“V型排列而成，并被組合到一個具有共同焦點(diǎn)在斐索干涉儀上。在實(shí)驗(yàn)室中通過對擴(kuò)展的圖像投影第一次得到了寬頻帶多望遠(yuǎn)鏡成像陣列分階段進(jìn)行的視場屮的一個顯著場。為開發(fā)下一代太空望遠(yuǎn)鏡(NextGenerationSpaceTelescope,NGST)⑻，目前人們已經(jīng)對波前傳感和控制開展了廣泛的研究。為了更好地了解在設(shè)計和建設(shè)稀疏孔徑陣列中遇到的技術(shù)困難，進(jìn)行了建設(shè)白光Golay-3望遠(yuǎn)鏡的挑戰(zhàn)項(xiàng)目。麻省理工學(xué)院自適應(yīng)偵察Golay-3光學(xué)衛(wèi)星(ARGOS)項(xiàng)Fl利用廣角斐索干涉儀技術(shù)重點(diǎn)是將光學(xué)和航天器子系統(tǒng)模塊化。自適應(yīng)偵察Golay-3光學(xué)衛(wèi)星(ARGOS)項(xiàng)目的目標(biāo)是展示一個
6、以空間為基礎(chǔ)的光學(xué)系統(tǒng)模塊化的架構(gòu)的實(shí)用性。AngularResolution:0.35arcsecatvisibleFieldofView:3arcminACSPcinting.Vcuiacv:+/?1aicmiuSignal-to-NoheRatio(Sciencelinage):100AutonomousOperation:1continuoushourFIG2:TbefinalARGOSsystemwiththethreeACSsenwnsbouuintbebottomFIG1:CherneuofARGOS圖1突岀了主要功能和觀察的目標(biāo)物體。為了演示一個完整的航天器在1-g的環(huán)境中的
7、運(yùn)行情況，ARGOS系統(tǒng)被安裝在一個無摩擦的氣浮軸承上，并具有能夠跟蹤像國際空間站或星點(diǎn)這類快速軌道衛(wèi)星的能力。模塊化的架構(gòu)設(shè)計突出了復(fù)制組件和快速接頭的重要性。該系統(tǒng)是由分布在Golay-3上三個相同的口徑組成的。從這些子望遠(yuǎn)鏡中收集到的光被結(jié)合在一個中心模塊中，然后被傳送到電荷耦合器件（CCD）o波前傳感技術(shù)被用來減少初始誤差，以及反饋實(shí)時畸變到光控制環(huán)路。我們的目標(biāo)是獲得和使用單個孔徑單片望遠(yuǎn)鏡接收到的
