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MATLAB哈勃太空望远镜的高精度指向控制与仿真(2)

时间:2023-02-11 20:40来源:毕业论文
相对于地面望远镜,哈勃太空望远镜克服了大气扰动效应,提高了天文望远镜角分辨率。克服了大气窗口效应,提高了对天体的分辨率,避免了大气对紫外

相对于地面望远镜,哈勃太空望远镜克服了大气扰动效应,提高了天文望远镜角分辨率。克服了大气窗口效应,提高了对天体的分辨率,避免了大气对紫外线的吸收和水汽对红外辐射的吸收。还克服了强背景效应,提高了探测灵敏度,避免了自然光源和大气辐射等大量噪声,防止太空中的弱目标被强背景噪声淹没。最后克服了大气色散效应,大气色散会使恒星紫外线和红外线偏离光阑中心[1],减少了误差,这些都是地面望远镜做不到的。

然而,对于哈勃这类以航天器为平台的太空望远镜,无论是望远镜的姿态变换,在轨道内的运动,还是动力系统的微小的振动都能使其对宇宙空间的探测产生不小的影响,这些干扰容易使得像点相对感测器的移动而导致得到的图像模糊不清,太空望远镜的探测精度受到很大的影响。所以,为了达到理想的探测精度,需要抑制姿态扰动。目前空间平台一般采用被动隔振并设计具有优良扰动抑制能力的高精度跟踪系统来抑制平台的振动,达到稳像的目的[2]。当前在有些发达国家,成熟的使用很多稳像算法和稳像结构,使得空间望远镜能工作在高精度的环境下[1]。然而想要探索更深的宇宙,对于宇宙空间望远镜的干扰抑制问题还是空间望远镜控制研究重点。

1。2  哈勃太空望远镜的发展历程

在1946年,为避开大气的影响,提高望远镜的观测能力,美国天体物理学家首次提出将天文望远镜送到到太空去这一想法,从此科学家就在研制空间天文望远镜的道路上摸索着前行。在1990年,哈勃太空望远镜(HST)被“发现号”航天飞机成功地载入了近地轨道,虽然在第一次使用时,就发现了它存在的设计上的严重缺陷,从哈勃空间望远镜传回来的图片有非常严重的问题,获得的图像品质最高的照片也远低于期望值:点源影像扩散成为超过一弧秒半径的圆形光斑,但是研究人员没有放弃使用哈勃望远镜,反而通过分析改进,在1993年,给哈勃太空望远镜换上一套光学系统,如同给哈勃太空望远镜带上了一副矫正眼镜,哈勃望远镜终于能在地面可以接收到来自哈勃望远镜所拍摄的清晰太空景象了,从此,它便开始了长期的空测观察,前后通过6次的维修和服务,本来15年就达到使用寿命的它,却能服务至今。哈勃空间太空望远镜主镜口径为2。4m,次镜口径0。3m,焦距 57。6m(折叠后仅有 6。4m),长度 13 米,宽度 4。2 米,重达 11。11 吨,是大型空间望远镜的代表之作。哈勃的观测波段为0。11μm ~ 1。1μm覆盖了从紫外到近红外波段,角分辨率高达 0。1arcsec,指向稳定度达 0。007arcsec(10分钟),可以对距离大于 100 亿光年的遥远天体目标进行观测[1]。

在这些年间,哈勃太空望远镜为空间探索做出了巨大的贡献。在地球轨道上哈勃望远镜运行了接近137000圈,将近54亿公里,完成了120多万次观测任务,观察了38000多个天体。主要在星系的中央位置,大质量黑洞在宇宙中普遍存在。也被哈勃望远镜证实。与此同时,天文学家在哈勃望远镜的得到的照片中,观测到宇宙膨胀的精确数据,并推算出了宇宙年龄为138亿年[9]。并且通过哈勃望远镜的研究成果,科学家们发表了成千上万的论文,还包括了几项问鼎诺贝尔奖,推动了人类的科技技术的发展。文献综述

1。3  课题研究的内容和意义

在太空望远镜在观测对象时,由于轨道的不均匀引力,太阳辐射压力等造成航天器姿态:俯仰角、偏离角、倾侧角的变化,使得成像探测器曝光时间内观测目标与观测器的相对移动,就会造成成像时观测目标轮廓不清,产生像移,严重影响太空望远镜的成像质量以及画面的分辨率。目前在国内,太空望远镜的研究还不够成熟,仅有地面望远镜,但是地面望远镜有很大无法克服的局限性,很多研究都还要靠国外的一些太空望远镜来实现,然而未来的发展方向还是太空望远镜,然而太空望远镜对于地面望远镜来说最重要的是其姿态抗扰的性能。 MATLAB哈勃太空望远镜的高精度指向控制与仿真(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_136793.html

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