[发明专利]一种地球同步轨道电离层探测装置

说明书

本发明属于空间光探测和星载探测装置技术领域，具体地说，是一种地球同步轨道电离层探测装置，所述装置包括：遮光罩、扫描组件、光学成像组件、探测器组件以及电子学控制组件；所述扫描组件和光学成像组件设置在箱体内；所述箱体顶部设有开孔，遮光罩设置在开孔处，且与箱体连通，形成光路；本发明提出的一种地球同步轨道电离层探测装置通过采用高次非球面离轴反射系统，增大了视场并提高了空间分辨率。

技术领域

本发明属于空间光探测和星载探测装置技术领域，具体地说，是一种地球同步轨道电离层探测装置。

背景技术

电离层是距离地面约60km-300km的大气层，存在大量的自由电子和离子。电离层的变化和人类航天活动密切相关。通信、广播、雷达定位都需要通过电离层反射或者透射电磁波信号，所以电离层的电子浓度以及分布直接影响信号的质量。当电子浓度较弱时，不利于电磁波信号的反射，所以有必要提前预报电离层的浓度变化，以便保障信息传达。

电离层也是空间科学研究的热点之一，其变化反应了地球磁场的变化以及太阳辐射的变化。因此，在研究太阳和地球之间的关系中，电离层探测是其中重要的方式之一。

目前，电离探测存在地基探测和空间探测两种方式。地基探测只能在安装基地准有限空域进行。空间探测可以利用卫星轨道的变化，获得全球电离层信息，但是也存在问题，例如重复周期5天作右。重复周期长给电离层天气预报带来很大困难，只能研究气候级预报，不能提供更高时间分辨率信息。

发明内容

本发明的目的在于，为了缩短电离层探测的时间周期，提高电离层的预报准确性，本发明提出一种地球同步轨道电离层探测装置，利用地球同步轨道平台凝视地球的特点，将探测时间分辨率由气候级提高到天气级。同时，为适应地球同步轨道平台距离地球远、杂光严重等问题，本发明也提出大视场、高灵敏度、高分辨率以及高杂光抑制比设计方案。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种地球同步轨道电离层探测装置，所述装置包括：遮光罩、扫描组件、光学成像组件、探测器组件以及电子学控制组件；所述扫描组件和光学成像组件设置在箱体内；所述箱体顶部设有开孔，遮光罩设置在开孔处，且与箱体连通，形成光路；

所述遮光罩，设置在扫描组件的上方，用于遮挡视场外的光线；

所述扫描组件用于改变光路方向，对观测目标进行大视场扫描，将视场内的气辉光学辐射信号反射至光学成像组件；

所述光学成像组件用于将气辉光学辐射信号成像到焦面处，其中，光学成像组件采用高次离轴三反结构；

所述探测器组件用于接收光学成像组件反射的光学辐射信号，并将光学信号转化为电子学信号；

所述电子学控制组件用于为探测器组件提供电源并存储、传输探测器组件的电子学信号。

作为上述技术方案的改进之一，所述装置还包括支撑架；所述支撑架包括有4个支柱，支柱之间相连；支架的上方设置箱体，支架底部设置有电子学控制组件；探测器组件设置在支架上。

作为上述技术方案的改进之一，所述箱体的内部采用光学消光材料，所述光学消光材料为黑色喷漆，吸收系数大于0.98。

作为上述技术方案的改进之一，所述扫描组件可以旋转360°，每次步进0.9°，扫描时间小于0.1s，驻留时间0.2s-20s；

所述扫描组件包括多层介质膜反射镜、金属膜反射镜、反射镜框、压片、步进电机、编码器以及扫描组件支架；

所述多层介质膜反射镜的工作波段范围为135.6nm±5nm，或者140nm-160nm，或者160nm-180nm；在工作波段范围内的反射率大于0.8，在工作波段范围外的反射率小于0.1；

所述金属膜反射镜的工作波段为大于110nm，反射率大于0.8；