Φ1.05 m轻量化反射镜设计与制造

Abstract

针对Ф1.05 m空间光学系统主镜的设计指标要求，提出了轻量化反射镜结构优化设计的新方法，并建立了反射镜结构自动化仿真分析与优化设计平台，基于此平台确定了性能优异的主镜结构设计方案。主镜重量小于50 kg，轻量化率已接近国外先进水平；主镜在三球铰支撑下的第一阶模态频率为361.2 Hz，自由状态下的一阶非零模态频率为501.9 Hz；在1 ℃均匀温度变化下，不去离焦和去除离焦之后的面形RMS分别为0.55 nm和0.10 nm；主镜在30g过载加速度作用下的最大应力为16.1 MPa，均满足设计要求。采用目前最先进的第三代大口径反射镜加工工艺，路线为超精密铣磨—小磨头数控研抛—离子束精修，实现主镜面形误差的确定性去除。为保证面形检测结果的天地一致性，发展了重力卸载技术和面形误差数据后处理技术，剔除重力和其他系统误差对检测的影响。主镜最终面形精度达到0.011λ RMS，获得了高精度的光学面形，也证明了方案的合理性。