双非球面反射镜改善空间卫星姿态和轨道控制
除了自主确定其位置外，尺寸、重量和对温度波动的抵抗力是现代恒星传感器最重要的挑战。随着ASTRO®XP的开发，Jena Optronic在传感器的进一步开发方面取得了重要进展。该恒星传感器不仅比其他传感器精确十倍，而且由于其光学设计，它还轻了许多倍。ASTRO®XP光学头内置高精度双非球面反射镜和非球面垫片，可确保最佳成像质量，并承受极端的热机械负载。
项目细节
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光学头的机械设计 © Jena-Optronik GmbH
Jena Optronic代表欧洲航天局（ESA）开发了ASTRO®XP恒星传感器，用于卫星和探测器的自主姿态和轨道控制。 ASTRO®XP的测量精度为0.1弧秒，是其他现有传感器的十倍。由于其基于非球面反射镜的光学设计，它也非常轻。ASTRO®XP由一个电气装置和一个光学头组成。艾斯飞睿为后者制造了两个复杂的双非球面反射镜光学器件（见左图），为第一个开发模型制造了一个垫片。欧空局的科学任务计划在20世纪20年代末使用恒星传感器。
项目实现
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制造的镜面光学器件和垫片 © Jena-Optronik GmbH
直径为77和140 mm的纯反射镜是双非球面的，具有环形入射孔径（见右图）。 Jena Optronic的这一创新且屡获殊荣的（“Thüringer Innovationspreis 2020”）光学设计实现了紧凑的结构，避免了对额外光学器件的需求。后者对传感器的尺寸和重量都有积极影响。为了实现太空任务，PV小于150 nm的反射镜具有出色的表面质量。为了适当处理高达60°C的温度波动，这些支架由熔融二氧化硅制成，材料与整个成像系统部件完美匹配。这种独特的材料选择确保了光学部件不会受到任何热机械应力的影响。为了能够在一个组件表面上处理和测量多个分离的光学表面，处理策略和测量技术得到了精确协调和进一步发展。一个垫片完成了光学系统。这种140毫米宽的熔融二氧化硅环的弯曲度小于一微米，可将光学系统固定到位。
ASTRO®XP光学系统概览：
- 制造两个纯反射双非球面反射镜（直径77和140 mm），具有环形输入孔径和140 mm宽的熔融二氧化硅垫片
- 反射镜的表面质量：PV＜150 nm
- 组件的材料和质量提供了卓越的成像性能，并允许传感器在高达60°C的温度波动下使用
- 为了处理和测量不同的分离光学表面，非球面的加工策略和测量技术得到了精确协调和进一步发展
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免责声明：该合同是根据欧洲航天局的一项计划执行并由其资助的。本文所表达的观点决不能被视为反映欧洲航天局的官方意见。
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