静态星模拟器，它的准直光学系统设计，及其相关试验

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星敏感器一直是航空航天领域中的重要装置，其作用是检测并解算不同位置的星星，以提供准确的方向和基准信息，供卫星、飞行器等使用。本文着重研究了静态星模拟器中的准直光学系统，探讨了一种高精度模拟“无穷”远处恒星的光学系统设计方案。通过对各种像差曲线的详细分析，我们确认了该系统在满足高精度模拟要求方面的出色表现。

在深入探讨光学系统设计之前，我们首先要了解静态星模拟器的工作原理和组成结构。这个装置主要由头部（包括准直光学系统、星点分划板和背光板）、滤光片组件、电控部分（光源、电源和电路盒）等组成。关键的是，为了确保星敏感器和静态星模拟器在遮光罩内不会发生相对运动，星模拟器的出瞳距离被设定为190毫米。此外，为避免光能量的损失，星模拟器的出瞳直径应大于星敏感器的入瞳直径，因此星模拟器的出瞳直径被确定为65毫米。

光学系统设计的关键参数在这一过程中起着至关重要的作用。静态星模拟器的星图模拟精度直接受准直光学系统的影响。因此，我们需要设计一个合适的光学系统，以确保高精度的星图模拟。

最终的光学系统设计结果如下：焦距为248.989毫米，像高为43.568毫米，后截距（像距）为10.043毫米，系统总长为470.131毫米。光路图和光学结构数据如表格中所示。

我们通过像质分析进一步验证了该光学系统的性能。在分析过程中，我们选取了三个波长，分别是0.5微米、0.65微米和0.8微米。首先，我们研究了场曲线与畸变曲线。场曲线影响星点的清晰度，而畸变曲线会对星点的位置精度和形状产生影响。从分析结果来看，该光学系统在这两个方面表现出色。

接下来，我们观察了点列图，包括不同视场（0°，1.5°，2.5°，3.5°，5°）。我们发现，最大的RMS半径出现在5°视场时，但其数值仅为3.489微米，小于设计指标中的4微米弥散斑尺寸要求。这意味着该准直光学系统满足高精度模拟“无穷”远处恒星的需求。

最后，我们研究了点扩散函数，它描述了光学系统对点源解析能力的函数。通过测量系统的点扩散函数，我们能够更准确地提取图像信息。分析显示，边缘视场的点扩散函数峰值较高且尖锐，这表明光学系统的成像质量非常出色。

综上所述，通过充分的设计和分析，我们成功设计出了一种准直光学系统，能够高精度模拟“无穷”远处恒星。这对于静态星模拟器的性能和应用具有重要意义，有望为航空航天领域的星敏感器提供更高精度的数据，推动行业的进一步发展。

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