ZM4300大型空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗(yàn)設(shè)備研制
空間環(huán)境模擬設(shè)備是航天器研制的重要地面系統(tǒng)，用以在航天器發(fā)射進(jìn)入空間前為其提供地面模擬的空間環(huán)境，并在模擬環(huán)境下對航天器功能、性能、指標(biāo)及其空間適應(yīng)性、可靠性做出檢測、試驗(yàn)、判斷和修正，以保證其發(fā)射進(jìn)入空間后既定功能的實(shí)現(xiàn)。
“ZM4300 空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗(yàn)設(shè)備”是國家某大型型號技改項(xiàng)目。具體內(nèi)容為中科院長春精密光學(xué)機(jī)械與物理研究所委托中國航天科技集團(tuán)公司五院五一〇研究所為其研制大型空間光學(xué)專用環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備，用于模擬外太空的高真空、外熱流和冷黑背景環(huán)境，進(jìn)行大型空間光學(xué)遙感器、小衛(wèi)星及其他空間有效載荷的熱光學(xué)、熱平衡、熱真空和熱循環(huán)等試驗(yàn)。大型空間光學(xué)專用環(huán)模設(shè)備除了具備空間環(huán)模設(shè)備的一般通用要求外，還必須具備特殊的功能性能特征和極高的技術(shù)指標(biāo)要求，用以保證空間光學(xué)遙感器或其它空間光學(xué)載荷環(huán)模試驗(yàn)的有效性和充分性。
這些特殊的功能性能特征涉及：
1、足夠的龐大的模擬空間腔體
2、在大腔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)極高的真空度
3、真空實(shí)現(xiàn)必須選擇可重復(fù)實(shí)現(xiàn)的、潔凈的、快捷的、低溫泵大抽速系統(tǒng)(國內(nèi)無成熟產(chǎn)品，需從國外進(jìn)口)
4、在大腔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同載荷、不同功能性能試驗(yàn)要求的冷黑環(huán)境，并提供相應(yīng)的復(fù)雜的配套低溫流程(由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，通常為單一流程)
5、在大腔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)極高真空度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)極高的潔凈度要求，以保證光學(xué)試驗(yàn)載荷本身的安全
6、超大面積熱沉曲面控溫均勻度與控溫精度的實(shí)現(xiàn)
ZM4300 空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗(yàn)設(shè)備由如下主要系統(tǒng)組成：真空容器系統(tǒng)、真空抽氣系統(tǒng)、大口徑低溫泵大抽速系統(tǒng)、熱沉系統(tǒng)、熱沉加熱籠系統(tǒng)、可移動熱沉系統(tǒng)、液氮流程系統(tǒng)、酒精流程系統(tǒng)、污染控制與監(jiān)測系統(tǒng)、測溫控溫系統(tǒng)、總測與控制系統(tǒng)等組成。
ZM4300 設(shè)備龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，兼具多種試驗(yàn)?zāi)Ｊ�，其先進(jìn)性和創(chuàng)新點(diǎn)在于：
1、我國目前同類設(shè)備中，功能性能最優(yōu)良，技術(shù)指標(biāo)最先進(jìn)，規(guī)模最龐大的設(shè)備, 真空容器直徑4.3m，長約10m
2、在國外拒絕進(jìn)口大口徑低溫泵系統(tǒng)情形下，通過獨(dú)立設(shè)計(jì)、配套制造的高潔凈大口徑大抽速低溫泵系統(tǒng)(口徑直徑D>1150mm、抽速45000L/s )，實(shí)現(xiàn)了超大腔體內(nèi)1.4×10-5Pa 的超高真空。
3、克服了結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了目前國際國內(nèi)獨(dú)有設(shè)計(jì)的雙流程并行系統(tǒng)——液氮流程熱沉致冷<100K; 酒精流程熱沉致冷-70℃～20℃可控(其中液氮流程系統(tǒng)尚具有單相密閉循環(huán)和開式循環(huán)兩類工作模式)。兩種流程共用熱沉，可根據(jù)載荷的特性和具體環(huán)模試驗(yàn)要求選擇不同流程，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多功能和運(yùn)行的低成本，同時(shí)提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
4、采用新穎設(shè)計(jì)的魚骨式熱沉結(jié)構(gòu)(流阻小，流體分布均勻);同時(shí)采用不銹鋼管與銅板焊接的方式，并在熱沉外側(cè)設(shè)防輻射屏(降低輻射傳熱損失),實(shí)現(xiàn)了熱沉高的降溫速率與良好的溫度均勻性，升降溫速率(熱沉壁平均值)≥1.65℃/min
5、在龐大且復(fù)雜的熱沉曲面上和可移動熱沉曲面上，實(shí)現(xiàn)了極高的溫控均勻度要求(±1K)和溫控精度要求(±0.5K)
6、采用特別排液結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了熱沉在液氮流程和酒精流程間的切換，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)流程同一熱沉通道的共用。
7、采用四級質(zhì)譜儀和石英晶體微量天平，設(shè)計(jì)研制了高潔凈光學(xué)系統(tǒng)防污染裝置及監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空間光學(xué)模擬環(huán)境的高潔凈與高可靠設(shè)備潔凈控制水平達(dá)到24 小時(shí)累計(jì)污染量小于1.36×10-8g/cm2。
8、設(shè)計(jì)了可移動熱沉和太陽模擬器接口系統(tǒng)，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的擴(kuò)展。
9、采用大門懸吊卸載隔振機(jī)構(gòu)，采用罐主體與抽氣系統(tǒng)之間的減振設(shè)計(jì)，成功解決了機(jī)械振動對光學(xué)遙感試驗(yàn)的擾動和影響。
10、采用龍門吊裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用大門自動預(yù)緊機(jī)構(gòu)。保證了大門運(yùn)行的平穩(wěn)可靠和密封性能。
11、采用了三種控制模式，保證了設(shè)備整體控制的可靠性。
12、設(shè)備能在高真空、高低溫交變狀態(tài)下連續(xù)工作30 天以上設(shè)備設(shè)計(jì)先進(jìn)，系統(tǒng)配置精良，加工精細(xì)，技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)先。交付用戶投入型號使用以來，已為多個(gè)型號衛(wèi)星完成光學(xué)遙感載荷和相機(jī)的空間模擬試驗(yàn)，且功能穩(wěn)定，性能優(yōu)良可靠。在型號研制中發(fā)揮了重要作用.
