卫星遥感能够获取全球范围的大气环境参数，主要包括主动和被动两类探测技术。星载激光雷达作为典型的主动光学遥感载荷可以用于探测全球大气气溶胶、云、大气风场和温室气体等，并可以反演垂直廓线信息。本文概述了星载激光雷达探测技术的发展历程，较为全面地总结了星载激光雷达载荷轨道及技术参数，并与被动光学遥感载荷进行了比较，探讨了主被动星载大气探测载荷各自的优劣势和未来发展趋势。通过对比分析，为未来不同应用场景的大气探测载荷选择提供参考，有助于更好地利用卫星数据反演全球大气参数。

为了减小振动对大负载光学载荷在飞行过程中相机成像质量的影响, 设计了一种新型向心结构的减震器。针对传统减振器的不足, 提出了向心结构的设计方案, 可以很好地将力进行解耦, 通过在升降板上沿圆环均布的方式排列安装, 有效避免了光学载荷内部发生碰撞。为了检验向心结构的减振效果, 通过拉伸试验与有限元分析相结合的方式对光学载荷验证。结果表明, 在 120 kg负载下, 整体结构最大变形为 3 mm, 最大应力为 34.3 MPa, 实际振型频率为 9.81 Hz, 均满足设计要求。

随着卫星载荷在大气和地物等目标探测、识别领域的广泛应用, 空间红外相机技术得到了快速发展, 这对空间红外光学系统的技术水平也提出了越来越高的要求。本文通过调研近十年来国内外典型星载红外光电载荷的技术特点及其变化情况, 分析、总结了空间红外光学技术的研究现状和发展趋势。

为了实现空间望远镜大型光学载荷的在轨更换, 设计了一种能够实现在轨快速拆装的定位机构, 并针对其核心问题即在轨重复定位精度进行了研究。首先, 选定了一种能够避免热应力的运动学定位方式。在此基础上设计了定位机构, 并根据刚体的微小角位移是矢量并符合矢量合成法则的原则, 利用角位移矢量合成的方法推导出了光学载荷的转角数学模型; 然后, 设计杆系结构模拟了光学载荷及其框架, 同时为了模拟光学载荷在轨拆装的微重力环境, 利用微重力模拟的常用方法悬吊法设计了悬吊装置, 以实现光学载荷模块的重力卸载; 最后, 搭建了试验检测环境, 对光学载荷模块进行重复拆装试验, 利用经纬仪及数显千分表进行检测, 并处理试验结果得到了重复定位误差值。结果表明, 光学载荷模块的重复安装转角误差最大为±28.8″, 平移误差最大为±0.057 mm。本文研究能够为在轨可更换载荷定位机构的设计提供参考, 具有理论意义和应用价值。

ECRS分析法是取消、合并、重排和简化英文首字母的简称,该方法在工业工程中有着重要而广泛的应用。针对航天发射场光学载荷测试的特点, 在继承前期发射任务的基础和确保可靠性安全性的前提下,分析了测试流程之间的关系,使用ECRS进行流程优化工作,缩短了测试时间,增强了 测试发射能力。最后对发射场测试流程优化工作做了展望。

针对某空间微型光学载荷主结构质量过重、地面重力变形过大以及基频太低的问题, 提出以质量最小、随机加速度响应RMS值为目标, 基频、变形为约束条件, 推导出多目标拓扑优化的表达公式, 建立优化数学模型, 并对光学载荷主结构进行拓扑优化设计。对优化后的主结构进行工程分析, 结果表明, 优化后的主结构质量较小, 基频较高, 变形和随机振动响应较小。最后对主结构和其上端安装的光学载荷进行了力学试验, 并对试验后的设备进行了性能检测, 结果满足总体指标, 证明了所设计的主结构具有良好的性能, 同时该主结构优化方法有效可行。

针对某微型光学载荷主结构质量过重, 地面重力变形过大以及基频太低的问题, 提出以质量最小、随机加速度响应RMS值为目标, 基频、变形为约束条件, 建立优化数学模型, 并对光学载荷主结构进行拓扑优化设计。对优化后的主结构进行工程分析, 结果表明, 优化后主结构质量为12.5 kg, 降低了68.71%; 基频由优化前的11.18 Hz提高到268.7 Hz; 最大变形为0.3 μm; 光学载荷安装位置随机加速度响应值放大倍率1.2, 小于总体指标1.5; 最后对主结构和其上端安装的光学载荷进行了力学试验、热循环试验, 并对试验后的设备进行了性能检测, 结果满足总体指标, 证明了所设计的主结构具有良好的性能, 同时该主结构优化方法有效可行。