A new telescope with three fields of view to measure the orientation parameters of the Moon and terrestrial planets

For lots of scientific questions about lunar physics deep inside the Moon,in-situ observation on lunar physical libration is one of the most potential ways.In this paper,we propose a brand new optical telescope functioned with simultaneously observing multiple(here there are three)fields of view(FOVs)for in-situ observation of lunar physical libration.The telescope can be placed at any place with any attitude on the Moon and do not require manned install,control or operation.It passively,continuously and simultaneously observe stars in three FOVs along with rotation of the Moon.Libration is to be measured and studied from celestial motion of the directions of three FOVs from image processing.The concept and design of this telescope are firstly introduced in this paper.The principle and feasibility of the method of insitu observation are also demonstrated.From simulation,precision of the determined lunar physical libration is expected to be several milliarcsecs,about two orders of magnitude better than the current precision of libration by lunar laser ranging observation.Libration data with milliarcsec precision level can play a valuable role in the study of the physics and dynamics of the interior of the Moon.This telescope can also be applied to observe the rotation of other terrestrial planets like Mars.     

拼接镜面主动控制系统的定标

对拼接主镜进行主动控制是拼接镜技术的难点之一,8 m环形拼接太阳望远镜主动光学的控制性能主要取决于倾斜探测的精度与控制模型建立的准确程度。在研制主动控制系统时,需要对倾斜探测精度定标以及建立较为准确的控制模型,即对主动控制系统定标。实验系统中搭建了用于实时探测拼接子镜倾斜的夏克-哈特曼波前传感器,并对其重复测量精度进行了定标,精度达到0.014 arcsec,接近8 m环形太阳望远镜面形控制的要求。然后利用边缘传感器和夏克-哈特曼波前传感器测量了两镜主动控制系统的控制矩阵,建立较为准确的控制模型。     

基于波纹管的气压式力促动器设计与实测

针对2 m环形太阳望远镜主镜轴向支撑设计需求和指标,研制了一种基于波纹管的气压式力促动器,开展了全面实验测试。该气压式力促动器采用可伸缩高强度、高弹性金属波纹管作为核心器件,采用线性轴承作为导向机构,并集成单向压力传感器作为力反馈元件,同时在设计中考虑了安装调整工艺便捷性。经测试,该气压式力促动器单向输出力达200 N,输入气压与输出力线性度误差小于2%,力分辨率小于0.23 N,闭环力精度优于±0.3 N。测试结果验证了该气压式力促动器原理和结构简单,安装维护工艺良好,达到了设计指标,可满足2 m环形太阳望远镜主镜轴向支撑的需求。研制工作为气压式力促动器的设计细节改进及主镜支撑系统的工艺优化奠定了基础,并可为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。     

天文望远镜子镜超磁致伸缩驱动器驱动模型及参数识别

采用超磁致伸缩驱动器(GMA,Giant Magnetostrictive Actuator)驱动拼接镜面天文望远镜子镜,并建立GMA精密位移驱动准确模型。针对传统遗传算法在辨识GMA位移模型参数时容易过早收敛到次优解的问题,提出了基于分层遗传算法(HGA,HierarchicalGenetic Algorithm)的参数识别方法,其结果在改善驱动位移模拟准确性和提高求解初期种群多样性,相对于其他算法都有较大程度的提高。研究通过与实验结果对比验证了所提出参数辨识方法和建立模型的有效性,位移预测值和实验值的平均偏离值不超过满行程的1.3%。研究还就驱动磁场强度幅值和预应力等因素对滞回、损耗、饱和磁化强度、饱和磁致伸缩量等模型参数的影响进行了分析。     

光学天文望远镜用微位移驱动器机构研究综述

该文回顾光学天文望远镜拼接镜面主动光学技术中的微位移驱动器的应用,介绍了微位移驱动器的工作原理、机械结构以及性能要求.概述了微位移驱动器的基本组成机构,并结合目前应用于天文望远镜的具体实例,比较了其优缺点.最后针对未来极大口径天文望远镜中的应用要求,对微位移驱动器的发展趋势提出展望.     

LAMOST反射施密特改正板风载分析

本文介绍LAMOST反射施密特改正板系统在风载下的变形及象质变化情况。文中建立了改正板系统的整体有限元模型 ,并计算分析了在技术要求规定的风载下的响应 ,计算结果表明反射施密特改正板支撑结构的设计是满足技术要求的     

基于步进电机的位移促动器设计与实测

以环形太阳望远镜为应用背景,研制了一种基于步进电机的位移促动器,并进行了性能测试实验,获得了位移促动器的性能指标。分析了常见的大行程、高精度位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为位移促动器的基本结构。该位移促动器采用步进电机集成行星减速器作为驱动元件,以具有特殊消间隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,为实现高分辨率、高刚度和高精度的位移促动器设计,开展了位移促动器的性能测试实验,结果表明:该位移促动器轴向位移量程为±2 mm,不同负载下均能实现1μm的步长分辨率,位移闭环输出精度优于1μm。研制的位移促动器为环形太阳望远镜的建设提供重要的技术支持,并为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。     

滚珠花键副的刚度的计算及应用

鉴于滚动花键副在精密仪器中的广泛使用，运用弹性接触理论计算其刚度，用以仪器系统形变和位移的定量分析。并以云台1m红外太阳望远镜中所用的滚动花键副为例，计算了花键的弯曲和偏转刚度，讨论了采用有限元法进行数值计算时，该滚珠花键副的简化和有限元模型的建立。     

引力波和引力波望远镜的发展

简要回顾了广义相对论中相关的引力波理论，讨论了对引力波进行探测的重要意义和几种可能的途径；系统介绍了近50年来国际上对引力波进行探测的主要活动，以及当前几个具有代表性的引力波望远镜工程的进展。     

LAMOST反射施密特改正镜新型镜罩设计

针对LAMOST反射施密特改正镜的特殊防护及功能要求,经多种方案设计和实验,最终设计和制造了一套新型轻质帘式镜罩系统,并得到了成功应用。首先回顾LAMOST反射施密特改正镜镜罩的功能要求,以及镜罩的样机实验和方案遴选;详细介绍最终选定的新型轻质帘式镜罩系统的具体机械结构、电气控制方法以及现场安装调试等研究设计工作。该新型镜罩主体功能件为轻型布帘罩体,两侧各通过一组滑块联接于两根平行的弯曲C形轨道,并由2组4只电机通过拉线的方式实现电动开闭;为允许反射施密特改正镜可转至竖直位置,轨道的末端采用电动推拉实现弯折,以避免结构干涉。该镜罩已在LAMOST望远镜上投入正常运行,安全性得到了考验和确认。