Введение
Глава 1. Граничные условия эффективности криогенных методов понижения внутриприборного фона в инфракрасных телескопах космического базирования и наземных имитационно-испытательных комплексах 16
1.1. Анализ известных методов понижения внутриприборного фона в ИК телескопах и их устройства для астрофизических исследований и регистрации ИК источников в пространстве космического неба 17
1.2. Анализ методов понижения внутриприборного фона в известных ИК телескопах космического базирования для дистанционного зондирования Земли 42
1.3. Дестабилизирующие процессы, сопутствующие понижению внутриприборного фона в криооптических ИК оптико-электронных систем 49
1.4. Особенности методов понижения внутриприборного фона в инфракрасных системах известных имитационно-испытательных комплексов 63
1.5. Постановка задач исследований 70
Выводы 71
Глава 2. Термомеханические и релаксационные процессы в оптических системах в переходных и установившихся режимах глубокого охлаждения и отогрева 73
2.1. Особенности термомеханических процессов в криооптике 73
2.2. Термомеханические и релаксационные процессы в криооптических системах 81
2.2.1. Основные концепции построения моделей термомеханических и релаксационных процессов в криооптических системах 82
2.2.2. Исследование напряжений и перемещений в механически и термически нагруженных элементах криооптики 92
2.3. Отработка метода и экспериментальных средств исследования релаксационных процессов в криооптических системах с использованием сдвиговой интерферометрии 97
2.4. Термомеханические колебания приемного зеркала криообъектява, обусловленные взаимодействием с набегающим потоком частиц разреженной атмосферы ПО
2.5. Проблемы оптимизации точностных и термических характеристик криооптических оптико-электронных систем на основе разнородных материалов в конструкции объективов 116
Выводы 118
Глава 3. Пороговые характеристики кинетических процессов в криооптических оптико-электронных системах 120
3.1. Разработка требований к методам и аппаратуре для исследований свойств оптических поверхностей со слоями конденсатов с учетом анализа известных в этой области работ 123
3.2. Методы, средства и результаты экспериментальных исследований температурных зависимостей физических свойств криоконденсатов газов и системы «конденсат-зеркало» 125
3.3. Теоретическое и экспериментальное определение распределения плотности молекулярных потоков в бленде глубокоохлаждаемого телескопа 147
3.4. Модель условий сохраняемости качества оптической поверхности в процессе конденсации на ней частиц остаточной атмосферы 154
3.5, Метод и средства исследования температурной зависимости индикатрис рассеяния (двунаправленного отражения) поверхности с криоконденсатом из частиц окружающей атмосферы 161
3.6. Методы эффективного сдерживания криозагрязнений оптики и восстановление ее первичных оптических констант 169
Выводы 173
Глава 4. Принципы построения низкофоновых ИК телескопов космического базирования на основе моделирования криооптических систем с кондуктивно-радиационным и конвективным теплоотводом 175
4.1. Результаты исследований схемотехнических решений и энергоресурсных параметров глубокоохлаждаемых ИК телескопов кратковременного и длительного орбитального базирования 178
4.1.1. Методы проектирования низкотемпературных фокальных узлов телескопов на основе сублимационных охладителей с фильтровым и внеапертурным ограничением фона 178
4.1.2. Методы выравнивания температурного поля в оптике криотелескопов 182
4.1.3. Математическое моделирование переходных и установившихся тепловых режимов глубокоохлаждаемых телескопов с кондуктивными и конвективными средствами теплоотвода 191
4.1.4. Криотелескоп ИКОН: оптимизация фоновых (температурных) и энергетических характеристик 198
4.1.5. Криообъектив «Асфар-22» в составе радиационно-охлаждаемого телескопа ГРОТ 218
4.1.6. Методы разработки оптико-электронных систем телескопов с теплоинерпионным криостатированием 219
4.1.7. Методы снижения энергоемкости системы глубокого охлаждения криотелескопов низкоорбитального базирования 233
4.2. Результаты моделирования сохраняемости качества криооптических систем и их элементов в переходных и послепереходных режимах охлаждения и в условиях переменных по знаку тепловых нагрузок 244
4.2.1. Устойчивость плоскости наилучшего изображения в криотелескопе на основе однородного теплопроводного материала 244
4.2.2. Устойчивость плоскости наилучшего изображения криотелескопа, выполненного на основе разнородных материалов 247
4.3. Сохраняемость качества изображения криооптической системы телескопов для дистанционного зондирования Земли в условиях конденсации частиц собственной внешней атмосферы 256
Выводы 257
Глава 5. Низкофоновые методы и средства имитации у слабых тепловых сигналов в испытательных комплексах для контроля параметров криооптических оптико-электронных систем ИК телескопов и их функциональных блоков 260
5.1. Физические особенности методов имитации и выделения слабых потоков ИК излучения в наземных условиях 260
5.1.1. Методы выявления несоответствия радиационной и термодинамической температур при имитации теплового фона 264
5.1.2. Способы повышения метрологической точности измерений имитируемых слабых потоков ИК излучения 268
5.1.3. Выбор и оптимизация светоэнергетических характеристик криооптических ИК радиометров на основе компараторных схем 272
5.2. Методы и глубокоохлаждаемая аппаратура для исследований физических свойств материалов, необходимых при обосновании решений построения низкофоновых оптико-электронных систем и имитационно испытательных комплексов 284
5.2.1. Универсальный источник слабых ИК сигналов на основе криомонохроматора 285
5.2.2. Высокочувствительный низкофоновый ИК радиометр на основе компараторной схемы контроля облученности входного зрачка глубокоохлаждаемых оптико-электронных систем 294
5.2.3. Метод и средства спектральной диагностики слабых потоков ИК излучения в интервале спектра 2-40 мкм 298
5.2.4. Методы и аппаратура для исследований низкотемпературной зависимости оптических свойств поверхностей и сред я теплофизических характеристик материалов для криооптических систем 304
5.2.4.1. Метод и аппаратура для обеспечения адиабатического состояния исследуемых образцов в области криогенных температур в вакууме 305
5.2.4.2. Высокочувствительные методы и аппаратура для исследования коэффициентов излучения низкотемпературных поверхностей и тел 313
5.2.5. Высокочувствительная аппаратура для контроля тепловых параметров отдельных узлов низкофоновых криооптических оптико-электронных систем 328
5.3. Принципы построения новых имитшщонно-испытательных средств контроля радиометрических, спектральных и пространственных характеристик глубокоохлаждаемых оптико-электронных систем 331
Выводы 359
Заключение 360
Литература
