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题名大口径月球轨道卫星激光反射器的热学特性研究
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作者
王学玉
汤凯
程志恩
房红军
龙明亮
云茂金
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机构
青岛大学物理科学学院山东省高校海洋观测与宽带通信技术协同创新中心
中国科学院上海天文台天文地球动力学研究中心
航天东方红卫星有限公司
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出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第5期147-157,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(12103078)
中国科学院上海天文台自主部署项目(2024000099)
中国科学院战略性先导科技专项资助项目(XDA0350000)。
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文摘
激光反射器是实现高精度卫星激光测距的关键载荷。为保证测距成功率,高轨卫星激光反射器通常采用由大量小角锥组成的角锥阵列。对于月球轨道卫星,由于资源的限制,通常要求载荷重量和尺寸尽量小,角锥阵列式的激光反射器已不再适用。针对月球轨道卫星,中国科学院上海天文台提出了单体大口径激光反射器的设计方案,其具有重量轻和尺寸小的优点,同时具有反射激光能量集中的特点,使得月球轨道卫星搭载高性能的激光反射器成为可能。然而,大口径角锥受温度效应影响明显,空间环境高低温变化会导致激光反射器的反射能力下降或不稳定,因此对大口径激光反射器开展热学特性研究是十分有必要的。针对大口径激光反射器建立了在轨环境下的热仿真模型,得到了不同工况下角锥棱镜的温度状况。角锥棱镜的在轨温度在-34.8~75.0℃之间,且呈现顶面温度低,尖端温度高的分布特点,存在一定的纵向温差。纵向温差随着光照条件的增加而增大,在无光照情况下为0.9℃,长期受太阳光照射下可达6.1℃。测试了大口径角锥在不同纵向温差下的远场衍射光斑图样和光学散射截面,进一步分析了受温度效应影响下的大口径激光反射器的光学性能及反射能力,可以更好地指导月球轨道卫星激光反射器的设计。
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关键词
卫星激光测距
激光反射器
月球轨道
热特性
大口径
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Keywords
satellite laser ranging
laser reflector
lunar orbit
thermal properties
large aperture
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分类号
O436
[机械工程—光学工程]
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