为了充分减小空间望远镜发射的质量和体积, 适应微小卫星的运载需求, 针对某光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型空间望远镜自展开机构。首先, 根据理论分析确定了所用带状弹簧的几何尺寸, 并针对某空间光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型展开机构; 其次, 建立了该展开机构的有限元模型并分析了其展开后的特性; 最后, 搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明: 该展开机构展开后的高度为500 mm, 展开后的重复精度误差小于0.1 mm, 偏心小于0.1 mm, 且展开后的一阶自然频率为35.5 Hz, 与有限元分析出的结果相符, 其误差为5.3%, 能够满足空间望远镜展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。

采用带状弹簧构造的可折叠多杆并联结构对卡塞格林型望远镜的次镜进行支撑,并结合在轨调节,可以实现口径＜1 m的可展开空间望远镜。描述了基于带状弹簧的可展开空间望远镜的结构特点,介绍了近年来发表的四杆支撑、八杆支撑、三杆支撑和六杆支撑等4种基于带状弹簧的空间望远镜精密展开技术的研究进展。建议针对带状弹簧空间望远镜的精密展开技术,应进一步开展结构动力学建模、结构优化以及误差的光电测量和校正等方面的研究。此外,在模拟微重力环境下展开实验也有助于推动展开动力学和展开精度的研究,而非对称展开结构将是今后该项技术的研究方向之一。认为开展基于带状弹簧的空间望远镜精密展开技术的研究将促进基于微小卫星平台的高分辨率遥感成像和自由空间光通信技术的发展。