超轻量化与超稳定性的诀窍:全碳化
光机结构是相机的“骨骼”,为光学、电子学和热控等系统提供支撑,确保光学系统位置状态的稳定。由于空间相机的光学系统极为精密,光学反射镜需要按设计位置高精度安放,才能确保光学系统良好的成像质量。
火星探测器发射时,对相机的冲击震动极大,光机结构需要在剧烈变化的力学环境中,使相机中每个光学元件保持位置稳定性,确保每个元件的位置变动在5微米内。这就需要相机的“骨骼”极为强壮,也就是专业上所说的“结构应具有高刚度”。
但是,深空探测重量可分配资源极为有限。这部焦距近5米的相机,可设计质量仅为43千克,如何使光机结构设计得既“身轻如燕”又“稳如泰山”,是一项极具挑战性的任务。经过科学论证,项目组提出了“全碳化”相机的设计理念。