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雅彩彩票五院508所爲高分七號相機撐起8年遮陽傘
来源:中国航天报     日期:2019年12月06日    字体:【】【】【

喜愛攝影的人都知道,相機鏡頭前往往配備一個花瓣形或者圓柱形物件,這就是相機的遮光罩。有時候在逆光或側逆光拍攝時,照片畫面色彩暗淡或出現耀斑,像蒙上了一層薄霧,就是因爲沒使用遮光罩。

如今,這項技術用到了遙感衛星的對地觀測相機上。11月3日,由雅彩彩票集團五院508所研制的高分七號衛星雙線陣相機的前視相機可展開遮光罩在軌順利展開。自此,我國首個應用到空間遙感相機上的可展開遮光罩開始工作了。

自動展開的“遮陽傘”

高分七號衛星的主載荷是雙線陣相機,由前、後視相機組成,在軌運行過程中,太陽光直接從入光口照射到前視相機鏡頭內部,影響相機成像質量。因此,需要設計遮光罩,對相機入光口進行遮擋。

如果僅僅是設計一個遮光罩,對于設計師而言還不是特別困難,難就難在遮光罩要設計成可自動展開式。

這是因爲高分七號相機需要將傳統的剛性固定遮光罩延長600毫米,以避免在軌太陽直射産生的溫度波動。

但由于發射資源限制,運載火箭的整流罩空間已無法承受遮光罩長度的增加。因此,必須將延長的部分設計成可展開的,在相機發射入軌前折疊收攏,入軌後自動展開。

帶著這一難題,研制團隊不斷摸索,最終找到了“豆莢杆”。“豆莢杆”是铍青銅材質的,有很突出的優點。

首先,它是反複上天的“老江湖”,在航天器中多次用到,空間環境適應性好;其次,它彈性儲能高,也就是說,一旦解除它的束縛力,會立即回複平直狀態。

在發射階段,可展開遮光罩是收攏的,在太空中它如何展開呢?聰明的設計師采用了降落傘回收用到的繩系技術。遮光罩折疊後,用繩子捆紮固定,需要展開時,用火工切割器將鎖緊繩切斷,鎖定狀態被解除,遮光罩便自動展開。

與傳統的空間展開機構相比,“豆莢杆”的展開是自動式的,它無需外部能量驅動,省去了電機等驅動元件。此外,遮光罩展開裝置驅動機構的橫截面就像“豆莢”的空腔杆,壁厚僅0.13毫米,在滿足高展開可靠性的基礎上大大降低了結構重量。

爲了讓地面工作人員及時獲得遮光罩成功展開的消息,設計師在遮光罩上安裝了一個遙測裝置。由于“豆莢杆”內部有空腔,研制團隊在其兩端設計了發光和接收電路,當遮光罩展直後,一端發射出近紅外光,另一端感受到光信號後,輸出遙測電信號,地面收到信號後,就能長舒一口氣:遮光罩已經順利展開了。

爲你遮擋8年太陽光

除了要設計成自動展開式,遮光罩罩體材質要求也很苛刻,它需要經受空間惡劣環境的侵蝕,還要配合衛星的設計壽命,至少在8年的時間內持續給相機提供遮光服務。這就對材質提出了苛刻要求。

遮光罩的罩體是能夠在空間環境下起到遮光作用的蒙皮罩體,由3塊獨立又有搭接的蒙皮組成。這類材料借鑒了神舟飛船降落傘技術,但又有別于降落傘與氣囊爲主的傳統特紡材料。

神舟系列飛船的降落傘材料久經沙場,難道也不能滿足這個遮光罩的太空使用要求?答案是:的確不能。

雖然它們也經曆過空間環境,但是安裝位置都是在返回艙內部,有厚厚的返回艙壁保護,隔絕了大部分空間環境的侵蝕。

而遮光罩的蒙皮罩體,是需要直接暴露在空間環境中的柔性材料,除了面臨熱環境的考核外,還必須要經受住在軌8年來自紫外輻照、粒子輻照以及原子氧腐蝕等的影響。此外,遮光罩的蒙皮還得滿足遮光和表面吸收率等功能要求。

研制團隊經過大量論證,最終將蒙皮材料設計爲多層複合薄膜結構,僅0.25毫米厚的蒙皮材料包括了5個功能層,當厚度足夠小時,蒙皮自由折疊後不會發生塑性變形,空間環境下在極小的外力作用下即可實現展開。

如今,高分七號相機的可展開遮光罩已經正式進入服役時間,它加裝在相機外部,重量僅有2.7公斤,在高分七號衛星在軌工作8年中,爲相機撐起一把遮陽傘。(趙聰)

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