轻型高灵敏暗弱空间目标探测光学相机技术

天基光学相机是空间目标探测的重要手段,世界主要航天大国大力发展天基空间目标探测技术以确保空间态势感知能力。首先介绍了国外应用于微纳卫星平台的典型空间目标探测光学相机,分析了天基光学探测手段的优势。其次针对基于微纳卫星平台的空间目标探测应用需求,提出“高效率镜头结合高灵敏器件”解决方案,并对光学相机进行了性能评估与设计参数分解。最后针对应用指标要求开展了系统设计与相机研制,并通过地面试验进行了性能验证,达到了预期探测效果,实现了5 kg级光学相机优于13星等的探测能力,可广泛部署于微纳卫星平台,为我国空间碎片研究、航天器碰撞预警提供高实时性数据支撑。

星载遥感相机焦面窗口玻璃辐射热差消除设计

应某星载高精密遥感相机的功能指标要求,镜头及焦面探测器工作在不同温度,且存在较大温差,以致焦面探测器窗口玻璃的冷辐射使镜头最后一片透镜的温度梯度、面型参数等发生较大变化,不能满足光学系统成像质量的要求。为消除焦面探测器窗口玻璃的冷辐射对光学系统的影响,提出了一种于焦面探测器窗口玻璃与镜头间增加一层阻隔光窗的设计,用于将焦面窗口玻璃的冷辐射进行阻隔屏蔽,从而使光学系统的成像质量达到要求。经过建模仿真对比,证明文中的设计形式能够消除焦面组件与镜头组件间的辐射热差,提升了相机的成像质量,验证了该设计的正确性与合理性,为星载高精密相机消除部组件间的辐射热差设计起到了一定的指导作用。

地球静止轨道膜基衍射光学成像系统的发展与应用

地球静止轨道高分辨率光学成像可以同时获取具有高时间和高空间分辨率的图像，可以长期驻留固定区域上空，根据需要快速调整成像监视区域，进行灵活的任务编排，对灾害环境和热点地区进行持续监测，在较窄的时间窗口内对时效要求高的目标进行监视和观测，可以满足环境、资源、气象、减灾、应急以及军事等多项业务系统的需求，是航天光学遥感的重要发展方向。

深空探测智能遥感技术展望

在深空探测背景下,采用传统遥感方式进行探测带有一定的局限性,文章以美国为例介绍了智能遥感技术的发展情况。分析了深空探测任务对于传统遥感器的新需求,提出在深空探测信息智能化获取模式、深空探测遥感器参数智能化调整和在轨数据智能化处理3个方面开展深空目标智能遥感研究,以解决传统遥感器在深空探测中面临的局限。重点阐述了实现深空探测智能遥感的关键技术。最后提出中国深空探测智能遥感技术的发展建议。

基于空间站平台的空间碎片探测与清除技术

1引言 近几十年来，人类航天活动日益频繁，航天器发射数量不断增加，由此产生了大量的空间碎片，包括运载工具、失效载荷以及由空间物体碰撞产生的碎片等。空间碎片的相对运动约10km/s，能够对航天器造成多种形式的危害，如严重改变航天器的表面性能、运行姿态和轨道，甚至可导致载人航天器的严重损毁，威胁航天员的生命安全。

用于太空望远镜的大口径薄膜菲涅尔衍射元件

为了满足空间衍射成像系统对大口径、轻量化衍射元件的需求,设计制作了直径为400mm的聚酰亚胺(PI)薄膜菲涅尔衍射元件。通过紫外光刻、离子束刻蚀等微细加工方法在石英基底上制作衍射图形,然后将衍射图形复制到PI薄膜上得到菲涅尔衍射型薄膜元件。结合有限元法探究了薄膜复制过程中热应力的变化规律及降低热应力的方法,分析了影响薄膜衍射效率的因素及薄膜制作误差、温度变化对薄膜成像的影响,最终实现了大面积薄膜与基底的分离,并通过局部氧气等离子体轰击提高了薄膜衍射效率的均匀性。经测试,薄膜菲涅尔衍射元件的厚度约为20μm,在波长633nm处的实际衍射效率平均值为33.14%,达到了理论效率的81.83%,衍射效率的均方根值RMS=0.01。实验结果表明,通过紫外光刻、离子束刻蚀和薄膜复制的方法可以得到大口径、高衍射效率的薄膜菲涅尔衍射元件。

地球静止轨道甚高分辨率成像系统热控方案

地球静止轨道甚高分辨率成像系统利用薄膜衍射成像可实现对地1 m分辨率。成像系统中的索杆铰接式伸展臂尺寸较长、变形精度要求高,主镜尺寸较大、厚度较薄,系统成像质量对镜面变形要求高,使得伸展臂和主镜的热控成为系统热设计的难点。在调研国内外可展开式遮光罩技术和大口径薄膜镜面热控技术的基础上,对地球静止轨道甚高分辨率成像系统的伸展臂和主镜进行了初步热分析,给出了系统热控方案。分析了可展开式圆锥形遮光罩在四种极端工况下的温度分布,确定了热控方案的可行性。

大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计

日盲紫外探测系统因其灵敏度极高、虚警率低、体积小、质量轻、结构简单、无需制冷等优点,在紫外制导、紫外通信等多个领域,尤其是导弹告警领域获得越来越多的应用。根据应用需求,设计了一种大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统。首先根据探测距离等任务要求,分析了告警系统光学口径等光学系统性能指标设计要求,结合实际情况进行光学系统选型与难点分析,综合采用三种方法解决了照度均匀性难题,并给出大视场大相对孔径日盲紫外光学系统设计结果,系统在工作谱段0.255~0.275μm范围内具有优良的像质,且仅采用熔石英一种材料,所有镜面均为球面,公差较松,有利于加工和装调。

面向空间光学遥感器的增材制造技术的发展与应用

增材制造是一项变革性的数字化制造技术,能够实现新型复杂设计的实体制造,已在航空航天领域得到了广泛应用。针对空间光学遥感器的轻量化、高效率、低成本以及快速制造的发展需求,文章通过对增材制造技术在国际空间光学遥感领域的应用研究现状的调研,分析了增材制造技术应用于空间光学遥感器的技术优势。该内容对推动航天先进制造技术的快速发展,加快空间装备的更新换代具有参考价值。

选区激光熔化AlSi10Mg合金镜的表面性能

基于激光增材制造技术适用于复杂轻量化结构光学元件的快速成形,且采用同种材料一体化光机结构能够降低空间光学成像系统的温度敏感性,提高稳定性,利用选区激光熔化(SLM)技术制备全铝空间光学相机用AlSi10Mg铝合金反射镜。研究结果表明:采用SLM制备的AlSi10Mg铝合金组织致密(相对密度大于99.5%),且退火后力学性能优异;通过单点金刚石车削(SPDT)获得光学级表面,表面粗糙度达8~13 nm,面形精度达到0.28λ(λ为波长,λ=632 nm)。该研究结果可以应用于空间光学反射镜的设计与制造。

基于3D打印的空间光学相机结构设计

空间相机传统的机械加工方式由于设备的限制,会对零件的结构设计产生一定的工艺约束,对于相机中复杂度较高的光机部(组)件,这些限制和约束可能会使其无法实现传力路径和力学性能的最优设计。文章从这一角度入手,通过3D打印工艺释放相机设计端的自由度,并结合拓扑优化完成了空间相机的一体式结构设计;最后进行了各种工况的有限元分析,并完成了相机加工制造,从而验证了3D打印工艺在提升传统空间光学相机轻量化率、减少相机组件数量等方面的优越性和可行性。

偏振三维成像仪的相对偏振方向定标方法

在介绍偏振三维成像机理、四孔径偏振三维成像仪组成的基础上,开展四孔径相对偏振方向对偏振三维成像精度影响分析,确定四孔径相对偏振方向精度要求。制定了四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标方法和四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向定标方法,搭建了定标装置,在实验室内开展了相对偏振方向定标。四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标误差为±0.5o,四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向误差为±1o,从而可保证偏振三维反演的法向量误差为-5.47%~5.80%,为偏振三维成像仪高质量成像提供保障。

空间大型光学遥感器主镜问题解决方法探讨

针对传统光学遥感器的特点,文章分析了其进一步发展的局限性,如重量、体量的提升给研制、运载带来一系列技术难题,同时指出空间光学遥感器光学镜片使用传统单块刚性材料的现状与日益提高的空间分辨率之间的矛盾。文章针对5m以上超大口径光学镜片,介绍了4种新型大型镜片的实现方式,分别为分块折叠可展开主镜、稀疏孔径、大口径薄膜反射镜以及大口径衍射薄膜镜,探讨了各技术现阶段发展的难点,分析并指出分块可展开主镜是近阶段满足5m口径火箭内包络的切实可行的大口径光学镜片实现方法,为空间高分辨率遥感相机的进一步发展奠定了一定的基础。

光学遥感图像分割技术综述

遥感图像分割技术旨在将包含复杂地物空间分布信息的遥感图像划分为具有特定语义标签的不同区域,在遥感影像的分析和解译环节中有着重要应用。文章参照人类视觉系统的感知和视觉信息逐层稀疏化加工的特性,从基于浅层特征的分割方法、基于中层特征的分割方法和基于深层特征的分割方法三个层面,对常见的光学遥感图像分割技术进行了分类综述,陈述了各种主要算法的基本特点,并对比了它们的优势和局限性,同时也对未来的改进和发展方向进行了展望,为遥感图像分割的研究提供了一定的参考借鉴价值。

国外微纳遥感载荷技术最新进展

随着技术的进步和商业应用模式的创新,微纳遥感卫星和载荷的发展得到了各领域的重点关注。相比传统遥感载荷,微纳遥感载荷体积小、质量小、研制周期短、成本低、发射方式灵活,很好的适应了商业航天发展,满足多种行业应用。目前,国际上多家企业和研究机构推出了各种高性能微纳遥感卫星计划,配备的载荷各有特点。文章对国际典型微纳遥感载荷进行了调研分析,可以看出目前国际微纳遥感载荷通常会采用新技术以提升性能,采用标准化、型谱化研制理念提高研制效率,并且星上智能处理技术也愈发被重视,以期减小卫星数传压力。文章根据国际微纳遥感载荷发展特点并结合中国航天自身情况,形成了启示与建议,为中国微纳遥感载荷未来发展提供参考。

水利工程测量中数字化测绘技术的应用探析

文章针对水利工程测量中数字化测绘技术的应用进行研究,在明确数字化测绘技术应用优势的基础上,着重强调几种典型技术的具体应用要点,充分利用不同技术特点展开协同作业,在降低测绘难度、资源消耗、时间成本的基础上,提高水利工程测量成果的全面性、准确性。

新媒体环境下深度报道方式转变的研究与探索

近年来,随着新媒体的兴起,短视频行业的出现和受众阅读习惯的改变,深度报道这种传统媒体中常用的新闻表现形式,正面临着前所未有的困境。传统媒体从业者在快速度、碎片化、海量信息的包围下,出现了优秀的深度报道作品在上网后阅读量低、“叫好不叫座”的情况。

韩国搭载首个红外相机的“科学技术卫星3号”成功发射

2013年11月21日，韩国首枚搭载太空观测用红外线摄像头的卫星——“科学技术卫星3号”（ScienceandTechnologySatellite-3，STSAT-3），搭载俄罗斯“第聂伯”（Dnepr）运载火箭成功发射。图1为STSAT-3卫星结构示意。

印度成功发射“曼加里安”火星探测器

2013年11月5日，印度成功发射了首枚火星探测器——“曼加里安”。12月1日“曼加里安”脱离地球轨道，飞向火星，预计10个月后，即2014年9月进入火星轨道。

十二烷基硫酸钠辅助制备高电容性能多孔碳

本工作通过一步水浴法制备高氮/氧含量密胺树脂(MF),引入阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)改变聚合物的反应历程,使进入SDS胶束中的三聚氰胺与甲醛在盐酸催化条件下进行聚合反应,高温碳化后成功制备MF衍生多孔碳材料.对MF衍生多孔碳材料分别进行了扫描电镜、比表面积等表征,结果表明,其具有多孔互穿网络结构,比表面积高达387.86 m2•g^(−1),且孔径分布适宜(3.62 nm).作为超级电容器(SCs)电极材料,在1.0 A•g^(−1)下的比电容值为349.6 F•g^(−1),20.0 A•g^(−1)时(254.6 F•g^(−1))仍能维持1.0 A•g^(−1)时73.0%的电容保持率,倍率性能优异.该样品在10.0 A•g^(−1)下循环15000次后的比电容值几乎没有衰减,循环稳定性能优越.此研究结果表明SDS可辅助提升MF衍生多孔碳材料的电容性能,发展潜力巨大.