[发明专利]一种抵近太阳探测器紫外滤光片热防护装置和方法

说明书

本发明涉及一种抵近太阳探测器紫外滤光片热防护装置和方法，滤光片包括第一滤光片基底、第二滤光片基底，以及设置于第一滤光片基底表面的紫外滤光膜。热防护装置：第一滤光片基底与第二滤光片基底之间设有基底控温层，第一滤光片基底周围设有柱侧控温层；基底控温层温度由第一控温器控制，柱侧控温层温度由第二控温器控制。本发明可以控制紫外滤光片的温度，防止紫外滤光片被入射至抵近太阳探测器的超强太阳辐射融化。

技术领域

本发明属于航天器领域，具体是一种抵近太阳探测器紫外滤光片热防护装置和方法。

背景技术

近距离观测太阳及其爆发活动的航天器称之为抵近太阳探测器。探测器距离太阳越近，照射到探测器的太阳辐射强度越大。目前已经发射升空的美国帕克抵近太阳探测器近日点的太阳辐射强度大约为0.7MW/m^2。距日心5倍太阳半径轨道处抵近太阳探测器的太阳辐射强度可达地球附近太阳辐射强度（称为太阳常数）的1845倍，约2.52MW/m^2。强烈的太阳辐射强度使得抵近探测器上任何直接对准太阳观测的远紫外成像仪都会被强烈加热。抵近太阳探测器采用直面太阳辐射冲击的热防护罩抵挡强太阳辐射、太阳风等侵袭。由于紫外成像仪等光学成像设备需要对太阳进行直视观测，保护其它设备的热防护装置对紫外成像仪失效，需要为其设计独立的热防护装置。目前还没有使紫外成像仪工作于这种超强太阳辐射环境下的热防护方法和装置，此方面的研究是目前太阳探测领域中的空白。

发明内容

本发明的目的旨在克服解决光学成像设备在超强太阳辐射下的热防护问题，提供了一种抵近太阳探测器紫外滤光片及其热防护装置，把紫外成像仪工作波段内的太阳辐射从抵近探测器轨道处的总太阳辐射中剥离提取出来，使之入射到紫外成像仪，并把工作波段外的太阳辐射尽可能多地反射出去，在此基础上，提供具有控制滤光片温度的热防护装置。

本发明的技术方案具体如下：

一种抵近太阳探测器紫外滤光片热防护装置，所述紫外滤光片设于紫外成像仪的镜头前方，包括第一滤光片基底、第二滤光片基底，以及设置于第一滤光片基底表面的紫外滤光膜，滤光膜是带通滤光膜，透光波段覆盖紫外成像仪的工作波段。

第一滤光片基底与第二滤光片基底之间设有基底控温层，第一滤光片基底周围设有柱侧控温层；柱侧控温层温度由第一控温器控制，基底控温层温度由第二控温器控制。

进一步地，紫外滤光膜为碱金属膜层；第一和第二滤光片基底材料为紫外工作波段透射率高的材料。

进一步地，柱侧控温层为设于第一滤光片基底周围的环形液冷腔体，腔体上设有出液口和进液口，第一控温器为液体循环温度控制机，冷却液被液体循环温度控制机中的水泵泵入环形液冷腔体的进液口，冷却液与第一滤光片基底的圆柱侧面热交换后，从出液口流出，经散热端把一部分热量辐射到宇宙空间，然后回流到液体循环温度控制机。

进一步地，柱侧控温层为设于第一滤光片基底周围的环形半导体制冷片，通过导热硅胶贴于第一滤光片基底的柱侧，半导体制冷片带走的热量流向热端，热端通过导热硅胶黏贴于散热端，热量最终通过散热端辐射向宇宙空间，第一控温器为半导体控温器。

进一步地，基底控温层为设于两个基底之间的液冷腔体，腔体内部的液路流通横截面积大致相等。

进一步地，基底控温层呈圆柱状，进液口位于柱体一侧，出液口位于进液口附近，基底控温层内设有第一不闭合环形隔板，第一不闭合环形隔板中设有第二不闭合环形隔板，第二不闭合环形隔板背对第一不闭合环形隔板开口，中隔板将第一不闭合环形隔板和第二不闭合环形隔板形成的冷却液体通道分隔开。

进一步地，基底控温层呈圆柱状，进液口位于柱体一侧，出液口位于柱体另一侧，基底控温层中设有螺旋形通道，冷却液体从进液口进入，沿螺旋形通道从柱体边缘逐渐运动到柱体中央，再从柱体中央逐渐运动到柱体边缘，从出液口流出。