温度梯度对MOC相机主镜的影响

MOC（Mars Observer Camera）是1992年9月发射的火星探测飞行器的一部分,具有Cassegrain式主光学系统,能够以高分辨率返回火星表面图像。其主镜直径约351.54mm,材料为熔石英。为使主镜刚度高、质量轻,采用“单弧”（Single arch）后表面轮廓设计。设计和加工完成后,对主镜进行的轨道热环境模拟试验表明,在相机成像过程中主镜有较大的径向温度梯度,同时存在较小的轴向和周向温度梯度。最初认为温度梯度的存在将产生不可控制的像差。然而有限元分析表明,这种薄镜反射面的曲率半径（ROC）在径向温度梯度作用下的变化几乎是线性的,而径向温度梯度仅产生曲率半径的变化,不产生其他影响成像质量的表面变形。主镜热控系统利用了这种影响,能够对曲率半径进行地面控制。在热真空室（模拟轨道环境）内利用干涉测量方法,就径向温度梯度对相机的影响及热控制系统的作用进行了试验,证明了有限元分析的正确性和热控方法的可行性。