ZM4300大型空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗設備研制
空間環(huán)境模擬設備是航天器研制的重要地面系統，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、指標及其空間適應性、可靠性做出檢測、試驗、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。
“ZM4300 空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗設備”是國家某大型型號技改項目。具體內容為中科院長(cháng)春精密光學(xué)機械與物理研究所委托中國航天科技集團公司五院五一〇研究所為其研制大型空間光學(xué)專(zhuān)用環(huán)境模擬試驗設備，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。大型空間光學(xué)專(zhuān)用環(huán)模設備除了具備空間環(huán)模設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、在大腔體內實(shí)現極高的真空度
3、真空實(shí)現必須選擇可重復實(shí)現的、潔凈的、快捷的、低溫泵大抽速系統(國內無(wú)成熟產(chǎn)品，需從國外進(jìn)口)
4、在大腔體內實(shí)現不同載荷、不同功能性能試驗要求的冷黑環(huán)境，并提供相應的復雜的配套低溫流程(由于設計和結構實(shí)現的復雜性，通常為單一流程)
5、在大腔體內實(shí)現極高真空度的同時(shí)實(shí)現極高的潔凈度要求，以保證光學(xué)試驗載荷本身的安全
6、超大面積熱沉曲面控溫均勻度與控溫精度的實(shí)現
ZM4300 空間光學(xué)遙感器環(huán)境模擬與試驗設備由如下主要系統組成：真空容器系統、真空抽氣系統、大口徑低溫泵大抽速系統、熱沉系統、熱沉加熱籠系統、可移動(dòng)熱沉系統、液氮流程系統、酒精流程系統、污染控制與監測系統、測溫控溫系統、總測與控制系統等組成。
ZM4300 設備龐大，系統復雜，兼具多種試驗模式，其先進(jìn)性和創(chuàng )新點(diǎn)在于：
1、我國目前同類(lèi)設備中，功能性能最優(yōu)良，技術(shù)指標最先進(jìn)，規模最龐大的設備, 真空容器直徑4.3m，長(cháng)約10m
2、在國外拒絕進(jìn)口大口徑低溫泵系統情形下，通過(guò)獨立設計、配套制造的高潔凈大口徑大抽速低溫泵系統(口徑直徑D>1150mm、抽速45000L/s )，實(shí)現了超大腔體內1.4×10-5Pa 的超高真空。
3、克服了結構實(shí)現的復雜性，設計實(shí)現了目前國際國內獨有設計的雙流程并行系統——液氮流程熱沉致冷<100K; 酒精流程熱沉致冷-70℃～20℃可控(其中液氮流程系統尚具有單相密閉循環(huán)和開(kāi)式循環(huán)兩類(lèi)工作模式)。兩種流程共用熱沉，可根據載荷的特性和具體環(huán)模試驗要求選擇不同流程，實(shí)現了設備的多功能和運行的低成本，同時(shí)提高了系統運行的可靠性。
4、采用新穎設計的魚(yú)骨式熱沉結構(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，并在熱沉外側設防輻射屏(降低輻射傳熱損失),實(shí)現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、在龐大且復雜的熱沉曲面上和可移動(dòng)熱沉曲面上，實(shí)現了極高的溫控均勻度要求(±1K)和溫控精度要求(±0.5K)
6、采用特別排液結構設計，解決了熱沉在液氮流程和酒精流程間的切換，實(shí)現了兩個(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，設計研制了高潔凈光學(xué)系統防污染裝置及監測系統，實(shí)現了空間光學(xué)模擬環(huán)境的高潔凈與高可靠設備潔凈控制水平達到24 小時(shí)累計污染量小于1.36×10-8g/cm2。
8、設計了可移動(dòng)熱沉和太陽(yáng)模擬器接口系統，可根據需要實(shí)現設備功能的擴展。
9、采用大門(mén)懸吊卸載隔振機構，采用罐主體與抽氣系統之間的減振設計，成功解決了機械振動(dòng)對光學(xué)遙感試驗的擾動(dòng)和影響。
10、采用龍門(mén)吊裝結構，同時(shí)采用大門(mén)自動(dòng)預緊機構。保證了大門(mén)運行的平穩可靠和密封性能。
11、采用了三種控制模式，保證了設備整體控制的可靠性。
12、設備能在高真空、高低溫交變狀態(tài)下連續工作30 天以上設備設計先進(jìn)，系統配置精良，加工精細，技術(shù)指標領(lǐng)先。交付用戶(hù)投入型號使用以來(lái)，已為多個(gè)型號衛星完成光學(xué)遙感載荷和相機的空間模擬試驗，且功能穩定，性能優(yōu)良可靠。在型號研制中發(fā)揮了重要作用.
