CN201038321Y - 充气式空间射电望远镜接收天线 - Google Patents

Abstract

一种充气式空间射电望远镜的接收天线，它包括：固定底座，用于接收电磁波的主反射面，位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射的电磁波的副反射面，位于固定底座上方用于收集副反射面反射的电磁波的聚焦面，用于固定副反射面的副反射定位索，还包括与固定底座连接的用于支撑整个天线结构的充气主臂，与充气主臂顶端相连的用来固定副反射定位索的顶部充气环，与充气主臂相连的用来固定主反射面的充气次臂环，以及与充气主臂相连的通过固定底座的输气导管。它可比金属骨架的空间射电望远镜接收天线的口径至少大几倍，口径扩大的直接结果就是天线的灵敏度大大的提高。

Description

充气式空间射电望远镜接收天线

技术领域

本实用用新型涉及一种空间射电望远镜接收天线，特别涉及一种充气式空间射电望远镜接收天线。

背景技术

望远镜的工作能力由灵敏度与分辨率决定，由于太阳、地面等的射电辐射很低，所以，射电望远镜可以全天候工作，且受天气的影响很小。但相对于光学望远镜而言，单个射电望远镜的分辨率很低(分辨率与望远镜的口径成正比，与观测波长成反比，射电望远镜的波长远大于光学望远镜)。射电望远镜为了提高分辨率，采取综合口径射电望远镜，工作原理是将不同地点的多个望远镜天线接收的信号进行干涉，其结果是各个望远镜之间的距离就等同于望远镜的口径。这套技术称之为：甚长基线干涉(英文简称：VLBI)，所以望远镜之间的距离越远(也就是基线越长)，VLBI的分辨率就越高，分辨率越高也就意味着将远处的物体看得越清晰。将VLBI技术用于探月工程中的定轨，基线越长定轨就越精确。但地球的直径是有限的，即在地球上VLBI的基线不能超过地球的直径。所以世界很多国家提出了将射电望远镜的接收天线放置在太空，称之为：空间VLBI技术(英文简称：VSOP)。这样可使VLBI的基线突破地球本身的限制，基线可远远大于地球的直径。由于基线的显著增大，空间-地面联合观测的分辨率是地面望远镜组分辨率的3倍以上，其中南北向的分辨率提高了七倍以上。可见VSOP在分辨率上的优势是非常明显的，将来随着技术的不断成熟与基线不断增大，VSOP将有着很广阔发展前景。注意到VLBI观测的两大要点：分辨率和灵敏度，而天线的口径决定了望远镜的灵敏度(灵敏度跟口径的平方成正比)，口径越大，相同时间内接收到的信号就越多，就能接收更远更弱的信号。不难理解提高空间射电望远镜口径(接收面积)的必要性。由于各种技术原因，特别是发射火箭时受到体积与重量的限制，望远镜天线的口径始终难以增加，也就是说，空中射电望远镜目前只是能实现增长基线提高分辨率这一个优势，对增大口径提高灵敏度目前暂无有效办法。而且，目前VSOP天线的技术方案几乎都是采用金属作为天线的支撑骨架，金属优点是硬度强，但缺点是质量大，且体积不能任意收缩。所以当天线折叠收缩后体积依然较大，而火箭载货舱的体积非常有限。因此在普通火箭的发射条件下，金属骨架的VSOP天线的口径很难突破15米这个瓶颈。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决已有空间射电望远镜天线存在不易折叠或收缩、口径较小，而且发射体积大、重量重的问题而提供了一种充气式空间射电望远镜接收天线，它所采用的技术方案是：一种充气式空间射电望远镜的接收天线，它包括：固定底座，用于接收电磁波的主反射面，位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射的电磁波的副反射面，位于固定底座上方用于收集副反射面反射的电磁波的聚焦面，用于固定副反射面的副反射定位索，还包括与固定底座连接的用于支撑整个天线结构的充气主臂，与充气主臂顶端相连的用来固定副反射定位索的顶部充气环，与充气主臂相连的用来固定主反射面的充气次臂环，以及与充气主臂相连的通过固定底座的输气导管。

本实用新型的工作原理是：电磁波平行射向主反射面，经主反射面反射到副反射面，再经副反射面反射到聚焦面，再经与聚焦面连接的接收装置完成整个电磁波的接收过程。

本实用新型的有益效果是：

第一，由于采用充气主臂支撑整个天线结构，而且固定副反射面的副反射定位索以及固定主反射面的充气次闭环均可收缩到最小，对于同样的火箭发射体积，充气式空间射电望远镜接收天线可比金属骨架的空间射电望远镜接收天线的口径至少大几倍，口径扩大的直接结果就是天线的灵敏度大大的提高。

第二，在发射过程中，收缩紧凑的充气主臂和充气次臂环比金属骨架的抗震性更好。

第三，由于充气式空间射电望远镜接收天线本身的重量较轻，在太空更容易变换方向。

第四，在太空中昼夜温差很大，对于较长的金属骨架其温度形变无法控制与调节，而充气式空间射电望远镜接收天线可以通过控制内部气压来自动调整温度引起的形变。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的立体图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A-A方向的剖视图；

图4是图3中B位置的放大图；

图5是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

本实用新型所述的充气式空间射电望远镜的接收天线如图1、图2和图3所示，它包括：固定底座8，用于接收电磁波的主反射面1，位于主反射面1上方用于接收来自主反射面1反射的电磁波的副反射面2，位于固定底座8上方用于收集副反射面2反射的电磁波的聚焦面3，用于固定副反射面2的副反射定位索21，还包括与固定底座8连接的用于支撑整个天线结构的充气主臂6，与充气主臂6顶端相连的用来固定副反射定位索21的顶部充气环4，与充气主臂6相连的用来固定主反射面1的充气次臂环7，以及与充气主臂6相连的通过固定底座8的输气导管9。其中，每一个充气主臂6都与一个独立的输气导管9相连。

本实用新型的工作原理如图5所示：电磁波D平行射向主反射面1，经主反射面1反射到副反射面2，再经副反射面2反射到聚焦面3，再经与聚焦面3连接的接收装置(图中未示)完成整个电磁波的接收过程。

为避免天线在转向时产生变形，所述的顶部充气环和充气主臂之间设置有稳定支架5。

为了增加充气式射电望远镜接收天线在太空的生存工作时间，如图4所示，所述的充气主臂6中设置有备用内胆10，并且与充气主臂相连的输气导管连接有用于启动备用内胆的充气交换阀11。当充气主臂6正常工作时，备用内胆10没有充气，被收缩固定在充气主臂6内。当充气主臂6破裂或被外来力作用损坏时，充气主臂6内的气压急剧下降，此时充气交换阀11自动将充气阀门转换到备用内胆10并为其充气，使充气主臂6迅速恢复到正常状态。而且充气交换阀11还可以根据需要变换充气位置。为充气主臂6或备用内胆10充气或调节气压。

用相同的原理，充气次臂环7也可以用同样的方法进行充气并设置备用内胆。

Claims (4)

1.一种充气式空间射电望远镜的接收天线，它包括：固定底座，用于接收电磁波的主反射面，位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射的电磁波的副反射面，位于固定底座上方用于收集副反射面反射的电磁波的聚焦面，用于固定副反射面的副反射定位索，其特征在于：还包括与固定底座连接的用于支撑整个天线结构的充气主臂，与充气主臂顶端相连的用来固定副反射定位索的顶部充气环，与充气主臂相连的用来固定主反射面的充气次臂环，以及与充气主臂相连的通过固定底座的输气导管。

2.如权利要求1所述的充气式空间射电望远镜的接收天线，其特征在于：所述的顶部充气环和充气主臂之间设置有稳定支架。

3.如权利要求1所述的充气式空间射电望远镜的接收天线，其特征在于：所述的充气主臂中设置有备用内胆，并且与充气主臂相连的输气导管连接有用于启动备用内胆的充气交换阀。

4.如权利要求1所述的充气式空间射电望远镜的接收天线，其特征在于：所述的充气次臂环内设置有备用内胆。

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