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地基大口径拼接镜面主动控制技术综述
摘要
地基大口径拼接镜是望远镜的核心部件和重要组成部分，其反射面表面的精度和稳定性直接影响望远镜的性能。因此，研发地基大口径拼接镜面主动控制技术是目前太空观测领域的研究热点之一。本文从拼接镜面的基本概念出发，对地基大口径拼接镜面的主动控制技术进行综述，主要包括主动光学控制系统、主动机械控制系统、主动热控制系统和主动电控制系统，介绍了各种主动控制技术的工作原理、优缺点、应用领域和发展趋势，为今后地基大口径拼接镜的制造和应用提供参考。
关键词：地基大口径拼接镜；主动控制技术；主动光学控制系统；主动机械控制系统；主动热控制系统；主动电控制系统
Abstract
Theground-basedlarge-aperturesplicedmirroristhecoreandimportantcomponentofthetelescope,andtheaccuracyandstabilityofitsreflectivesurfacedirectlyaffecttheperformanceofthetelescope.Therefore,theresearchanddevelopmentofactivecontroltechnologyforground-basedlargeaperturesplicedmirroriscurrentlyaresearchhotspotinthefieldofspaceobservation.Basedonthebasicconceptofsplicedmirror,thispaperreviewstheactivecontroltechnologyofground-basedlargeaperturesplicedmirror,includingactiveopticalcontrolsystem,activemechanicalcontrolsystem,activethermalcontrolsystem,andactiveelectricalcontrolsystem.Theworkingprinciple,advantages,disadvantages,applicationareasanddevelopmenttrendofeachactivecontroltechnologyareintroduced,whichprovidesareferenceforthemanufacturingandapplicationofground-basedlarge-aperturesplicedmirrorinthefuture.
Keywords:Ground-basedlarge-aperturesplicedmirror;Activecontroltechnology;Activeopticalcontrolsystem;Activemechanicalcontrolsystem;Activethermalcontrolsystem;Activeelectricalcontrolsystem
1拼接镜面的基本概念
拼接镜面是将多块镜片按照一定的几何方法组合起来制成的反射面，由于单块大口径镜面很难制备，拼接镜面成为了近年来望远镜反射面的主要选择。在望远镜反射面的拼接中，需要考虑拼接处的平整度和平行度，避免对成像质量产生影响。一般来说，拼接镜面应该具有如下特点：首先，恰当的拼接方案可以减小镜面对成像质量的负面影响；其次，拼接处的镜片应该具有相互匹配的相对位姿和形状；最后，拼接处应该尽可能地减少光学污染，例如灰尘、水雾等。
2主动光学控制系统
主动光学控制系统是指采用光学元件来实现镜面形状和光学相位的精细控制，以达到改善望远镜成像质量的效果。主动光学控制系统可分为弱依赖光学和强依赖光学两种。弱依赖光学控制系统主要是通过在光传播路径中插入透镜、反射镜等元件，来实现光路的精细调节，从而达到光学调制的目的。强依赖光学控制系统则使用自适应光学元件，利用反馈控制机制来实现真正意义上的主动光学控制。
主动光学控制系统主要的优点是能够对望远镜的光学造型和相位进行精细控制，可以实现一些以前难以实现的技术，如望远镜光学标量成形和全球光学瞬态畸变补偿等。但其主要的缺点是受限于自适应元件的硬件和控制系统的可靠性，目前还不能广泛应用于庞大的未来太空望远镜。
3主动机械控制系统
主动机械控制系统是通过机械手段，如挠性支撑、结构缓冲、主动镜面变形等方式，来实现镜面的精细控制。主动机械控制系统的工作原理是通过应变器、液压作用、电子器件等，控制镜面的形状和变形。主要优点是操作简单、可靠性高，缺点是难以在不影响光学质量的前提下满足大口径拼接放片的形状要求。
4主动热控制系统
主动热控制系统通过改变反射面