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阎梅芝,魏建光,赵志明,等.可见红外一体化敏捷小卫星微振动抑制方法[J].中国空间科学技术（中英文）,2024,44(5):115-126.
YAN M Z,WEI J G,ZHAO Z M,et al.Microvibration suppression method for agile & visible/infrared integrated small satellite[J].Chinese Space Science and Technology,2024,44(5):115-126(in Chinese).
一、文章导读
1.研究背景
可见光波长较短，可以获得高分辨率图像，但在夜晚等光照不好的条件下不能对地进行良好观测。红外光观测时间不受白天黑夜限制，但红外波长较长，分辨率低，不能对被测目标进行高分辨率观测。随着小卫星平台、载荷技术进步，为实现全天时成像观测，获得被测物体的多谱段信息，提高观测效率，研制可见红外一体化光学系统非常必要，采用可见与红外共光路设计方法，实现光学遥感小卫星高分辨率、高集成度、小型化等需求，同时为提升单轨多区域成像能力，卫星须具备快速姿态机动或敏捷能力，敏捷卫星需配置控制力矩陀螺（control moment gyroscope，CMG）。因此对于具备敏捷能力，同时又进行可见红外一体化设计的光学遥感卫星来说，存在多个振动较大的部件，包括CMG、红外相机制冷机等，微振动对于相机成像质量影响大且抑制难，因此开展复杂微振动环境下的微振动抑制方法与效果验证试验非常必要。
关于小卫星星载相机的微振动抑制措施，包括一系列被动或主动隔振措施与装置，一般为针对单一扰振源的隔振设计与相应的单项试验验证。对于小卫星，质量、包络等受到一定限制、研制主动式或专用的隔振平台将需要较大的资源与成本，本文以某可见红外一体化光学遥感敏捷小卫星设计状态与整星试验结果为基础，针对CMG、红外相机制冷机等多振源微振动抑制挑战，综合应用隔振器、隔振安装以及阻尼桁架等扰源减振与终端隔离措施，有效降低微振动对相机载荷成像质量的影响，并通过对整星微振动试验数据分析对扰振源的时域、频域特性、隔振措施效果进行了真实环境下的充分评估。
2.文章梗概
随着光学遥感小卫星高分辨率、高集成度、高敏捷等需求提升，部分卫星同时配置可见红外一体化相机与控制力矩陀螺（control moment gyroscope，CMG），兼顾轻小型化与全天时、多目标、多模式成像要求。针对此类卫星存在CMG、红外相机制冷机等多个扰振源，且对于相机成像质量影响大、抑制难等挑战，对基于上述扰振源的微振动综合抑制方法进行了研究，包括设计、安装CMG隔振器、将红外相机制冷机压缩机与相机光机主体隔振安装，设计、安装阻尼桁架实现相机主体与卫星平台舱结构之间的隔振等。通过综合应用上述扰源减振、终端隔离等措施，经分析计算与整星微振动及在轨实际测试与验证，能够有效降低微振动对图像质量的影响，即使对于可见红外一体化相机，分辨率为亚米级的可见光通道在轨动态调制传递函数（modulation transfer function，MTF）也能够达到0.1，微振动对可见相机MTF的影响因子可控制到0.991。
3.总结与展望
本文以某可见红外一体化敏捷小卫星设计状态与整星微振动测试结果为基础，针对此类卫星CMG、红外制冷机等干扰源多，微振动、力学环境复杂，微振动抑制难等情况，通过综合应用扰源抑制、终端隔离等措施，具体包括CMG隔振器、红外相机制冷机压缩机与相机光机主体隔振安装，通过阻尼桁架实现相机主体与卫星平台舱结构之间的隔振等，有效降低传递至相机光机主体的微振动量级。其中，CMG通过安装隔振器的扰源减振效率优于70%，CMG与所选用的脉冲管红外制冷机振动通过相机阻尼桁架、制冷机压缩机和膨胀机独立隔振安装等等措施综合抑制后，经整星微振动试验结果验证，微振动对可见红外一体化相机可见通道MTF的影响因子为0.991，有效保证了高分辨率成像质量，相机在轨动态MTF实测值大于0.1，为复杂微振动环境下微振动抑制提供了成功案例，为集成度、分辨率更高的多谱段一体化光学遥感小卫星设计奠定了良好基础。
二、作者简介
阎梅芝，航天东方红卫星有限公司研究员，研究方向为小卫星总体设计与综合测试。
魏建光，航天东方红卫星有限公司高级工程师，研究方向为小卫星总体设计与管理。
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来源：《中国空间科学技术（中英文）》2024年第5期
编辑：陈飚
监制：祁首冰
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