太阳光模拟器在航天器热试验中的应用

太阳光模拟器在航天热试验中的关键应用

最新推荐文章于 2025-12-05 15:38:50 发布

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在航天器的研发制造中，热平衡试验是验证热设计合理性、保障在轨稳定的核心环节。随着航天器向复杂构型、深空探测发展，传统热流模拟方法精度不足，而太阳光模拟器因能高保真复现太阳辐照的准直性、均匀性与光谱特性，成为解决热试验难题的关键设备。下文，紫创测控luminbox将聚焦六大核心试验场景，详解太阳光模拟器在航天器热试验的应用。

航天器的部件结构复杂、类型多样，因此面临的在轨热环境差异显著，既有极端温度区间的考验，也有低辐照低温、光路多次反射聚焦等特殊场景试验需求。太阳光模拟器可针对性解决航天器不同热试验场景的痛点：

一、热控星热平衡试验

热控星作为航天器热管理核心，需适配在轨全生命周期热环境，试验需精准还原外热流。传统红外加热难复现极端温度，对卫星外露部件温度模拟偏差大，难反映在轨真实热状态。

太阳光模拟器可精准复现空间太阳辐照特性，通过调控辐照强度与角度，真实还原热控星在轨热环境，既准确模拟极端温度，又匹配外露部件受热状态，为热设计有效性验证提供可靠依据，规避在轨热故障风险。

二、星外复杂构型载荷热平衡试验

NISAR 卫星太阳模拟器热平衡试验

星外复杂构型载荷（如网状天线）因透光、遮挡，在轨时不同部位外热流差异显著，易引发热变形影响功能。传统吸收热流模拟难复现太阳平行光入射特性，导致热变形验证可信度低。

太阳光模拟器可精准模拟太阳平行光的均匀性与准直性，复现载荷因透光、遮挡形成的外热流差异，为热变形规律研究提供真实热环境，确保热稳定性验证准确，保障载荷在轨功能。

三、内部有多次反射效应的星外载荷热平衡试验

相机、空间望远镜等光学载荷的遮光罩多为内凹结构，在轨时太阳光经多次反射折射形成光路汇聚，导致局部热聚焦，影响光学元件性能，降低成像质量。传统红外模拟难复现此效应，存在验证盲区。

太阳光模拟器可还原太阳光传播与反射特性，准确复现光学载荷内部多次反射及局部热聚焦，有效验证光学元件在复杂热环境下的稳定性，避免热致成像精度下降。

四、小天体探测器热平衡试验

太阳光模拟器热平衡试验

小天体探测器常运行于远太阳区域，在轨太阳辐照度仅 0.03~0.04 个太阳常数，环境低温。传统红外加热的背景热流干扰大，试验有效性受影响。

太阳光模拟器可精准控制辐照强度，模拟低辐照、低温在轨环境，规避传统装置的背景热流干扰，确保热设计验证准确，为探测器低温适应性与能源管理设计提供可靠数据。

五、基于摄影测量的热变形测量试验

摄影测量联合太阳光模拟器热试验工装示意

航天器结构的热变形测量常用非接触技术，这类技术对光路通畅性要求高，传统热流模拟依赖实体加热装置，易遮挡光路导致数据失真，无法兼顾热模拟与变形测量。

太阳光模拟器采用无实体遮挡的辐照加热，可在精准模拟外热流的同时保障光路通畅，实现 “无遮挡模拟 + 精准测量” 协同，为结构热变形高精度测量提供支撑，助力热稳定性优化设计。

六、组合热流模拟热试验

地球轨道航天器需承受太阳辐射、地球反照与红外辐射的综合作用，单一热流模拟无法全覆盖；难满足大型航天器试验需求。

组合热流模拟通过 “太阳光模拟器 + 红外加热器” 协同：前者还原太阳辐照，后者模拟地球反照与红外辐射，弥补单一手段局限；同时通过规划热流覆盖，解决光斑问题。试验中需试验需处理热流重叠区域，避免温度偏差。

在以上六大航天器热试验场景中，太阳光模拟器精准攻克了传统热流模拟精度不足、场景适配性差等难题。它通过复现太阳辐照特性、规避背景热流干扰、保障测试光路通畅等，为热设计验证提供可靠支撑，确保航天器在轨热稳定。随着深空探测与复杂航天器技术发展，太阳光模拟器将进一步成为提升试验效能、推动航天工程进步的关键设备。

Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器

紫创测控Luminbox全光谱准直型太阳光模拟器为航天器提供高精度老化测试与性能验证，能精准模拟自然光环境，支持光谱/ 亮度 / 色温调控。