1. El amor y el odio por los sistemas de tres espejos fuera de eje: rendimiento máximo versus abismo de ensamblaje Las ventajas de los sistemas de tres espejos fuera de eje son obvias: eliminan la oclusión central, mejoran significativamente la función de transferencia de modulación (MTF) del sistema y tienen excelentes capacidades de corrección de aberraciones. Sin embargo, para los ingenieros de montaje se trata de un "oponente" extremadamente difícil de domar:
◆ Una pesadilla de grados de libertad: un sistema típico de tres espejos fuera de eje (espejo primario, espejo secundario y espejo terciario) tiene hasta 18 grados espaciales de libertad. Incluso una ligera excentricidad, inclinación o espaciado axial de cada elemento pueden acoplarse y producir aberraciones superpuestas complejas.
◆ Transferencia de referencias complejas: el ensamblaje tradicional depende en gran medida de la transferencia de referencias mecánicas de múltiples niveles. Del espejo primario al espejo secundario, y luego del espejo secundario al espejo terciario, cada paso de la transición introduce errores acumulados debido al mecanizado y al posicionamiento repetitivo, lo que hace que el proceso de ensamblaje parezca una "búsqueda a ciegas".
◆ Dependencia extrema de la experiencia y el tiempo: en el pasado, la convergencia de una carga útil de alto rendimiento a menudo requería que los ingenieros superiores pasaran semanas o incluso meses estudiando y depurando repetidamente. En la industria espacial comercial actual, que exige "entrega rápida y producción en masa", este modelo ya no es sostenible.
Diagrama de trayectoria de tres reflectores fuera del eje
2. Solución Zhixing: lograr una "reducción dimensional" en el ensamblaje y ajuste compartiendo un CGH de referencia común para los espejos primario y secundario. Para eliminar la dependencia de la transferencia de referencia compleja en el montaje y ajuste tradicional, Zhixing Optics propone un enfoque de ingeniería más moderno: bloquear digitalmente las posiciones relativas de los espejos primario y secundario en la etapa de fabricación mediante un CGH (holograma computacional). Diseñamos directamente las fases de compensación del espejo primario (PM) y los espejos secundarios (TM) sobre el mismo sustrato CGH, logrando referencias integradas para ambos espejos mediante fotolitografía de grado semiconductor.
◆ Transformación lógica de 18 dimensiones a 6 dimensiones: Originalmente, los espejos primario, secundario y TM tenían cada uno 6 grados de libertad, totalizando 18. Después de bloquear la relación geométrica relativa entre los espejos primario y TM usando un CGH de alta precisión, estos 12 grados de libertad se "ponen a cero" en la referencia óptica. Para el montaje general, la búsqueda originalmente compleja de todo el sistema se simplifica a solo ajustar la posición del espejo secundario y la alineación general del sistema de 6 grados de libertad.
Diagrama de ruta óptica CGH de tres espejos fuera del eje
◆ El proceso semiconductor garantiza una precisión absoluta: con la ayuda de equipos de fotolitografía avanzados, la precisión del grabado del patrón de superficie CGH puede alcanzar el nivel submicrónico. Esto significa que la precisión posicional relativa entre los tres espejos principales se determina durante la etapa de procesamiento CGH, y su estabilidad y precisión superan con creces las de las herramientas mecánicas y la medición manual.
Diagrama esquemático del diseño general del CGH de montaje de tres reversas fuera del eje
◆ Reducción dimensional de "Ensamblaje y ajuste complejos" a "Detección de forma de superficie": en este modo, el trabajo de ensamblaje y ajuste se simplifica a: siempre que las franjas de forma de superficie del espejo primario y los tres espejos se ajusten simultáneamente, sus poses espaciales relativas alcanzan automáticamente el valor de diseño teórico. El complejo proceso de montaje y ajuste se "reduce" directamente a la dificultad de detectar la forma de la superficie de dos espejos.
Los resultados de la configuración y el ajuste de las tres lentes principales (izquierda: lente principal, derecha: tres lentes).
3. ¿Por qué los vuelos espaciales comerciales necesitan esta "certeza"? En la industria actual, donde "producción en masa" y "ritmo rápido" son palabras clave, la eficiencia es la principal ventaja competitiva:
◆ Eliminar la dependencia de la experiencia personal: los puntos de referencia digitales estandarizan el proceso de montaje y ajuste. Siempre que un ingeniero ordinario pueda leer franjas de interferencia y utilizar CGH, podrá completar de manera eficiente alineaciones de alta dificultad que antes requerían los mejores expertos.
◆ Ciclos de proyecto rápidamente acortados: Reducir la interferencia en 12 grados de libertad significa eliminar la mayor parte del acoplamiento de errores. El proceso de montaje y ajuste pasa de una "búsqueda desordenada" a una "convergencia direccional", acortando el ciclo general de montaje de semanas a días.
◆ Adaptación a la coherencia de la producción por lotes: cada carga útil de satélite utiliza el mismo conjunto de "plantillas maestras" de coordenadas digitales, lo que garantiza un alto grado de coherencia en el rendimiento de la carga útil. Esta es la sólida base tecnológica para la creación de redes de constelaciones a gran escala en vuelos espaciales comerciales. Conclusión: En el ámbito competitivo de los vuelos espaciales comerciales, lo que necesitamos ya no es la meticulosa artesanía de las "obras de arte", sino la precisión y eficiencia de los "productos industriales". Zhixing Optics, a través de su tecnología CGH de referencia común, reduce la barrera del montaje y ajuste ópticos de precisión, acelerando la entrega de su proyecto con puntos de referencia digitales. Zhixing Optics ayuda a los sistemas ópticos complejos a lograr un funcionamiento eficiente de circuito cerrado.
