Проектирование оптических схем Корша и Ричи --- Кретьена с линзовым корректором для малогабаритных систем дистанционного зондирования Земли

Аннотация

Рассмотрены оптические схемы Ричи --- Кретьена с линзовым корректором полевых аберраций и трехзеркальная схема Корша, которые используются в качестве систем высокого разрешения для малых космических аппаратов, в том числе формата CubeSat. Проведен расчет этих объективов и анализ массогабаритных характеристик их оптических элементов. Приведены основные оптические и технические параметры и характеристики оптических систем малых космических аппаратов. С помощью модуляционной передаточной функции оптической системы выполнена оценка качества изображения. Показано, что массы оптических элементов схем Корша и Ричи --- Кретьена с линзовым корректором зависят не только от фокусного расстояния систем и диаметра входной апертуры, но и от углового поля, которое зависит от требуемой полосы захвата системы и технологии изготовления облегченных зеркал. Проанализированы массогабаритные и аберрационные возможности рассчитанных схем с массой оптических элементов менее 5 кг, представляющих наибольший интерес при создании многосоставной спутниковой группировки малых космических аппаратов. Показано, что методика расчета и оценки массы объектива уже на начальном этапе проектирования малых космических аппаратов позволяет выбрать лучшую оптическую схему, которая будет определять характеристики, массу и габаритные размеры малых космических аппаратов, что сократит процессы разработки, выбора носителя для запуска и уменьшит себестоимость конечного продукта

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Заварзин В.И., Орешечкин С.С. Проектирование оптических схем Корша и Ричи --- Кретьена с линзовым корректором для малогабаритных систем дистанционного зондирования Земли. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2023, № 4 (145), с. 4--23. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2023-4-4-23

Литература

[1] Landmapper-HD 1, ..., 20 (Corvus-HD). space.skyrocket.de: веб-сайт.URL: https://space.skyrocket.de/doc_sdat/landmapper-hd.htm (дата обращения: 29.09.2022).

[2] Гансвинд И.Н. Малые космические аппараты --- новое направление космической деятельности. Международный научно-исследовательский журнал, 2018, № 12, с. 84--91. DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.053

[3] Зимин И.И., Валов М.В., Кириллов В.А. Перспективы развития малых космических аппаратов АО "ИСС". Наукоемкие технологии, 2018, т. 19, № 12, с. 48--55.

[4] Arkhipov S.A., Senik B.N., Zavarzin V.I. Developing and fabricating optical systems for prospective remote-earth-probe spacecraft. J. Opt. Technol., 2013, vol. 80, no. 1, pp. 25--27. DOI: https://doi.org/10.1364/JOT.80.000025

[5] Zavarzin V.I., Mitrofanova Yu.S. System solutions for prospective hyperspectral equipment. J. Opt. Technol., 2017, vol. 84, no. 4, pp. 226--230. DOI: https://doi.org/10.1364/JOT.84.000226

[6] Архипов С.А., Заварзин В.И., Ли А.В. Зеркальные оптические системы для малогабаритной гиперспектральной аппаратуры дистанционного зондирования Земли из космоса. Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. Матер. 10-й Междунар. науч.-практ. конф. М., НТЦ УП РАН, 2017, с. 262--264.

[7] Заварзин В.И., Зайцев И.М., Якубовский С.В. Оптическая система для малогабаритного космического аппарата дистанционного зондирования Земли формата CubeSat. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2023, № 3 (144), с. 18--32. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2023-3-18-32

[8] Атанов С.К. Проектирование многоспутниковых группировок на базе сверхмалых космических аппаратов. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2012, Спец. вып.URL: https://dspace.enu.kz/handle/data/1020 (дата обращения: 20.11.2022).

[9] Зайцев И.М., Морозов С.А. Схемотехнические решения ОЭА ДЗЗ для МКА формата CubeSat. Матер. XVIII Всерос. НТК "Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли". Сочи, 2022, с. 71--73.

[10] Зайцев И.М., Якубовский С.В. Оптическая система для малогабаритного космического аппарата дистанционного зондирования Земли формата CubeSat. Молодежь и будущее авиации и космонавтики. М., Перо, 2022, с. 133--134.

[11] Борисов Ю.И. Россия обладает всеми мощностями для серийного изготовления спутников. roscosmos.ru: вебсайт. URL: https://www.roscosmos.ru/3851 (дата обращения: 17.11.2022).

[12] Бакланов А.И. Анализ состояния и тенденции развития систем наблюдения высокого и сверхвысокого разрешения. Вестник СГАУ, 2010, № 2, с. 80--91.

[13] Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. Л., Машиностроение, 1969.

[14] Мосягин Г.М., Лебедев Е.Н., Немтинов В.Б. Теория оптико-электронных систем. М., Машиностроение, 1990.

[15] Software Zemaх 13. Optical design program. User’s manual. Redmond, Radiant Zemax LLC, 2014.

[16] Заварзин В.И., Батшев В.И., Польщикова О.В. Компьютерные технологии и моделирование в оптотехнике. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017.

[17] Панов В.А., ред. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Л., Машиностроение, 1980.

[18] Zavarzin V.I., Kravchenko S.O., Mitrofanova Y.S. Selection of optical materials to minimize longitudinal chromatic aberration in a prospective broad-coverage medium-resolution multispectral instrument. J. Opt. Technol., 2016, vol. 83, no. 10, pp. 593--598. DOI: https://doi.org/10.1364/JOT.83.000593

[19] Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973.

[20] Аблеков В.К., ред. Космическая оптика. Труды IX Международного конгресса Международной комисси по оптике. М., Машиностроение, 1980.