一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统的制作方法

本发明属于空间非合作目标跟瞄作用一体化，尤其涉及一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统。

背景技术：

1、空间碎片是因空间飞行装置间撞击、作用、损伤或空间人为活动等所造成的“太空垃圾”，是一种典型的空间非合作目标，因其在太空中数量众多、尺寸覆盖面大，难以实现全面遍历及编目，造成空间随机事件增多，对航天安全产生极大的威胁，相比于持续监测实现碰撞规避，空间碎片的清除是对此难题的一种有效且一劳永逸的解决思路。

2、近年来，随着人类空间技术的持续进步以及空间活动频率的持续加速，越来越多的航天器被送至太空，目前太空中维持编目的碎片数量已达数万个，并且数量仍在加速增长中，根据国外相关预测结果及kessler效应预估，未来数百年内空间碎片数量将会持续加速递增，如果不加以治理，最终地球轨道中将会因碎片密集带来的级联反应造成轨道不可使用，带来不可逆的后果，因此进行空间碎片清除技术研究迫在眉睫。欧盟、美国、日本、俄罗斯等航天大国或组织纷纷提出空间碎片主动移除计划，其中欧空局将在2025年开展世界上首次空间碎片轨道清除任务；我国也一直非常重视空间碎片清除与空间环境治理，成立了相关专门组织聚集全国力量，从目标观测、天地协同、主动清除等方面全面开展研究。

3、激光主动移除空间碎片技术是目前诸多空间碎片主动移除方案之一，在激光主动移除碎片手段中，其关键是空间中微小非合作目标的探测、精确跟瞄以及远距离作用，碎片因其来源复杂，有尺寸不一、形态各异、目标特性复杂多变的特点，尤其是厘米级微小碎片的探测、识别与瞄准难度更大，对于碎片的搜索及监测，需要高分辨率被动光学成像技术实现；对于碎片目标的精确瞄准，需要主动光学辅助进行目标准确定位；为了保证移除效果，需要作用的目标位置十分精确，收发同轴方可有效提高系统作用精度，综合以上需要，实现激光主动移除空间碎片需要一种高集成化的主被动跟瞄作用系统。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，解决了对于微小尺寸空间碎片主动移除搜寻、瞄准、作用过程复杂且困难的现状。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，包括：大口径接收光学系统、高精度快速反射镜、二维转台、第一导光反射镜、第二导光反射镜、第一接收透镜组、耦合反射镜、第一折转反射镜、第二折转反射镜、第二接收透镜组、第三折转反射镜、第三接收透镜组、激光接收探测装置、第一可见光成像接收探测装置、第二可见光成像接收探测装置和激光发射装置；其中，所述高精度快速反射镜设置于所述二维转台上；大天区的被动可见光经过所述大口径接收光学系统接收后经所述高精度快速反射镜反射后到达所述第一导光反射镜后分成两部分光，其中，一部分光经所述第一导光反射镜透射后经所述第一接收透镜组聚焦后进入所述激光接收探测装置；另一部分光经所述第二导光反射镜反射后透过所述耦合反射镜后再经所述第一折转反射镜反射的部分光再经所述第二接收透镜组聚焦后进入所述第一可见光成像接收探测装置得到目标区域；二维转台转动后使目标区域转移至第一可见光成像接收探测装置的视场中心，经所述第一折转反射镜透射的其余部分光再经第二折转反射镜反射后再经第三折转反射镜反射后再经所述第三接收透镜组聚焦后进入所述第二可见光成像接收探测装置得到目标；所述激光发射装置发射高能作用激光，高能作用激光经耦合反射镜反射后再经第二导光反射镜反射后再经所述第一导光反射镜反射后再经所述高精度快速反射镜反射后进入所述大口径接收光学系统，最终由所述大口径接收光学系统射出，实现对目标的作用效果。

3、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，还包括：定位激光发射通道；其中，所述定位激光发射通道发射并引导定位发射激光由大口径接收光学系统的视场中心出射。

4、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述定位激光发射通道包括定位激光发射装置、第一激光引导折转镜和第二激光引导折转镜；其中，所述定位激光发射装置发射定位发射激光，定位发射激光经所述第一激光引导折转镜反射后再经所述第二激光引导折转镜反射由大口径接收光学系统的视场中心出射。

5、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述大口径接收光学系统包括光学窗口、光学主镜、第一光学次镜和第二光学次镜；其中，大天区的被动可见光经过光学窗口经所述光学主镜聚焦反射后再经所述第一光学次镜聚焦反射后到达所述第二光学次镜，再经第二光学次镜准直后进入所述高精度快速反射镜；高能作用激光经耦合反射镜反射后再经第二导光反射镜反射后再经所述第一导光反射镜反射后再经所述高精度快速反射镜反射后进入所述第二光学次镜，经所述第二光学次镜反射后再经所述第一光学次镜反射后再经光学主镜反射后再经所述光学窗口射出，实现对目标的作用效果。

6、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述第一导光反射镜镀强激光接收膜。

7、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述第二导光反射镜镀强激光接收膜。

8、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述第一折转反射镜镀强激光接收膜。

9、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述第二折转反射镜镀强激光接收膜。

10、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，所述第三折转反射镜镀强激光接收膜。

11、上述空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统中，高精度快速反射镜镀强激光接收膜。

12、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

13、本发明用于空间碎片的跟瞄作用一体化系统，完成了空间碎片等典型空间非合作微小目标探测搜寻、跟踪瞄准、定位作用的集成一体化实现，同时优化完成了跟瞄转台负载轻量化与光学系统轻小型化，系统的多发射及接收通道光轴耦合性好，同时激光发射轴与大口径接收端共用光路，可降低装调难度，简化高精度耦合实现流程。

技术特征：

1.一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于包括：大口径接收光学系统(1)、高精度快速反射镜(2)、二维转台、第一导光反射镜(3)、第二导光反射镜(4)、第一接收透镜组(5)、耦合反射镜(6)、第一折转反射镜(7)、第二折转反射镜(8)、第二接收透镜组(9)、第三折转反射镜(10)、第三接收透镜组(11)、激光接收探测装置(12)、第一可见光成像接收探测装置(13)、第二可见光成像接收探测装置(14)和激光发射装置(15)；其中，

2.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于还包括：定位激光发射通道(16)；其中，

3.根据权利要求2所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述定位激光发射通道(16)包括定位激光发射装置(16-1)、第一激光引导折转镜(16-2)和第二激光引导折转镜(16-3)；其中，

4.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述大口径接收光学系统(1)包括光学窗口(1-1)、光学主镜(1-2)、第一光学次镜(1-3)和第二光学次镜(1-4)；其中，

5.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述第一导光反射镜(3)镀强激光接收膜。

6.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述第二导光反射镜(4)镀强激光接收膜。

7.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述第一折转反射镜(7)镀强激光接收膜。

8.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述第二折转反射镜(8)镀强激光接收膜。

9.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：所述第三折转反射镜(10)镀强激光接收膜。

10.根据权利要求1所述的空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，其特征在于：高精度快速反射镜(2)镀强激光接收膜。

技术总结
本发明公开了一种空间碎片探测跟瞄与激光发射共口径光学系统，包括：大口径接收光学系统、高精度快速反射镜、二维转台、第一导光反射镜、第二导光反射镜、第一接收透镜组、耦合反射镜、第一折转反射镜、第二折转反射镜、第二接收透镜组、第三折转反射镜、第三接收透镜组、激光接收探测装置、第一可见光成像接收探测装置、第二可见光成像接收探测装置和激光发射装置。本发明解决了对于微小尺寸空间碎片主动移除搜寻、瞄准、作用过程复杂且困难的现状。

技术研发人员：李同,赵思思,张景豪,郑永超,苏云,杨孟婕,郑国宪,刘辉,王子豪
受保护的技术使用者：北京空间机电研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12