[发明专利]一种索系基础望远镜反射面结构

说明书

本发明公开了一种索系基础望远镜反射面结构，其包括：基础框架结构层、索系支撑结构层、位置调节机构层、固定层以及反射面板层。本发明的反射面结构中的索系结构为静态结构，不使用索的弹性变形作为功能变形量，因此不涉及巨大的内力，结构整体的可靠性大幅度增加。静态索系结构的设计选择大大增加，成本大幅度降低。本发明采用了位置调节机构调节反射面的位置和形状，对巨型反射面的保型设计要求大大降低。位置调节机构的运动端之间的耦合大幅度降低，负载大幅度降低，重量大幅度降低，可靠性大幅度提高，成本大幅度降低。该位置调节机构的技术难度将远低于前文背景技术中所描述的相应的技术难度。

技术领域

本发明涉及大口径望远镜的反射面支撑结构领域，尤其是涉及一种索系基础望远镜反射面结构。

背景技术

无论光学望远镜还是射电望远镜，望远镜的集光能力随着口径增大而增强，其口径越大分辨率越高，也就能够看到更暗更远的天体，也就是能够看到更早期宇宙天体。因此，天体物理的发展需要更大口径的望远镜。反射式望远镜的主镜为物镜，物镜口径越大，进入镜头的光线越多，就能够看得更远，看得更细致。显然望远镜物镜口径的增大不是无限的。首先，口径越大，主镜本身越重，温度带来的形变以及自身重量引起的形变也会导致成像质量降低。其次，口径越大，加工制造越困难，安装和运行要求也越高。第三，一般而言，制造望远镜的费用与物镜口径平方或立方成正比，制造大口径望远镜必须在原理和技术方案等方面精心论证，确定性价比最合适的方案予以实施。

自上世纪七十年代以来，随着精密机械制造技术、光学技术、计算机技术以及自动控制技术等学科的发展，望远镜制造所受口径局限一再被突破，不同结构的大口径望远镜得以实现。其中综合起来最为典型的就是主动光学技术(含拼接镜面技术)的出现和应用，使望远镜的设计思想有了一个飞跃。国际上典型的大口径望远镜及采用主动光学技术的望远镜如下表所示：

目前，光学望远镜方面，国际上正在计划建设30米和42米口径的。

其中，射电望远镜方面，美国GBT望远镜是目前世界上采用主动反射面的最大全可动射电望远镜，新疆奇台望远镜QTT/START建成后将成为最大的采用主动反射面的最大全可动射电望远镜。

对于大口径望远镜，单纯优化反射面支撑结构，或采用高弹性模量材料等方法增加结构刚度，多会大幅增加结构重量和成本，甚至完全不可能。相对于这种刚性设计的局限，人们提出了保型设计的概念，保型设计的要点是使得变形更加均匀，获得组装后的抛物面焦点，以此为基础规划副面和后续光路，从而在降低成本的基础上，获得最佳的整体性能。

然而，随着望远镜口径的增大，保型设计也必然地遭遇到了瓶颈。为了天文观测的需要，人们将大口径望远镜的实现思路转向主动反射面设计，即通过主动变形机构，将主动反射面调整到需要的最佳面形，实现所需要的技术要求。

就主动反射面的实现思路而言，以射电望远镜为例，目前世界上大致有以下两类：

第一类：建立一套准刚性结构(这种结构可以是空间网架形式或实体材料等型式)，在该准刚性结构上布设反射面面板，反射面面板与该准刚性结构之间通过若干套促动器机构在若干个需要调节位置的反射面面板相应位置进行连接。通过这些促动器即可精确调节反射面面板的位置，逼近所需要的面形精度技术要求。这一类的典型应用例子如美国GBT望远镜，上海天马TMRT望远镜，意大利SRT望远镜，和建设中的新疆奇台QTT/START望远镜。这类结构的特点是以准刚性结构为基础的，因此其尺寸必然受到限制，目前的口径局限在100米左右。