仪器仪表学报

作者：刘书锋，刘银年，曹开钦，柯有龙，贾晓伟

单位：刘书锋,1.中国科学院上海技术物理研究所上海200083； 2.红外科学与技术全国重点实验室上海200083,15921890299@163.com,刘银年,1.中国科学院上海技术物理研究所上海200083； 2.红外科学与技术全国重点实验室上海200083,ynliu@mail.sitp.ac.cn,曹开钦,1.中国科学院上海技术物理研究所上海200083； 2.红外科学与技术全国重点实验室上海200083,,柯有龙,1.中国科学院上海技术物理研究所上海200083； 2.红外科学与技术全国重点实验室上海200083,,贾晓伟,1.中国科学院上海技术物理研究所上海200083； 2.红外科学与技术全国重点实验室上海200083,

关键词：“高分五号”卫星;高光谱相机;结构设计;高体分SiCp/Al复合材料;模态分析;力学试验

基金：国家高分辨率对地观测系统重大专项（A0106/1112）项目资助

“高分五号”卫星搭载的可见短波红外高光谱相机AHSI是我国高分专项的核心载荷之一。现有离轴三反相机结构设计多应用于可见光相机及多光谱相机，而高光谱相机则由望远镜、光谱仪及探测器组成特殊架构，AHSI光路长达3m，包含3套离轴系统及22个离轴光学元件，导致系统在有限空间内复杂度及敏感性高，结构设计需解决复杂光路布局与空间环境稳定性挑战。研究基于新材料的相机一体化结构构型，是AHSI结构设计亟待解决的主要问题。首次系统性揭示了AHSI材料选型、结构设计、仿真分析与试验验证全流程。高光谱相机采用55%高体分SiCp/Al复合材料作为光机系统主支撑结构材料，结构设计采用将离轴三反望远镜、奥夫纳光谱仪及探测器等一体集成于复合材料光机框架上，实现了复杂紧凑系统布局、高刚性、高稳定性与轻量化的协同优化，采用超声波辅助梯度钎焊工艺完成光机框架组合焊接，通过有限元分析和力学试验验证了相机结构设计强度和刚度特性。高光谱相机在轨成像质量及辐射特性测试结果与地面保持一致，充分证明了高光谱相机结构设计有效性和稳定性。AHSI是国际上首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机，为我国国土资源调查等国家重大战略需求提供了有力支撑。

来源：2025年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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