空间引力波探测望远镜多自由度形变测量方法解耦研究与噪声分析

空间引力波探测望远镜是引力波探测卫星的核心载荷之一,它同时对传输光束进行扩束和缩束。光程稳定性是望远镜的核心指标之一,其与望远镜结构稳定性密切相关。为了满足引力波探测任务对望远镜提出的超高光程稳定性和结构稳定性要求,必须对望远镜结构形变测量进行研究。本文开展了对空间引力波探测望远镜多自由度形变测量的研究,重点解决多自由度测量的耦合问题,并对误差来源进行详细分析。在空间引力波探测望远镜的研制阶段,该测量方法的研究有望满足望远镜多自由度形变测量的需求,为望远镜设计提供多自由度形变的数据反馈,为望远镜光程稳定性研究提供指导。

多镜筒望远镜中间块结构的设计与优化

引力波探测望远镜配有5个用于不同频段观测的镜筒。每个镜筒重720 kg,平行安装在中间块上。为了保证每个镜筒的位置精度和长期稳定性,借助ANSYS Workbench,对支承5个镜筒的中间块的结构形式进行了拓扑优化,得到最佳力传递路径。然后根据拓扑优化的结果,设计了三种中间块结构并优化了各自的结构尺寸,得到最佳的设计方案。最佳方案表明:在整体重力作用下,镜筒方向在0°,45°,90°的位置最大倾斜量分别为5.43″,3.84″,0″,结构自振频率为75.68 Hz。计算结果表明所设计的多镜筒中间块满足探测望远镜的指标要求。