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在航空航天工業(yè)領(lǐng)域中，立方體衛(wèi)星（CubeSats）已然是一種低成本、易制造的航天光學(xué)系統(tǒng)的解決方案。通過制造一組更小、更實惠的系統(tǒng)，使得為航天產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)線方法成為可能。 ut
j7"{'k| G5A:C( r 立方體衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)的制造商們需要一個準確并可靠的方法來開發(fā)光學(xué)設(shè)計和對系統(tǒng)進行光機械封裝，以及對系統(tǒng)在軌時的結(jié)構(gòu)和熱影響進行建模分析。本系列文章將利用 Ansys Zemax 和 Ansys 其它軟件，對立方體衛(wèi)星系統(tǒng)進行高階開發(fā)。我們將介紹一個集成的軟件工具包是如何精簡設(shè)計和分析工作流程的。（聯(lián)系我們獲取文章附件） aG_@- -= Bm"-X:=' 簡介 *^ aEUp6& ; YN`E 幾十年來，光學(xué)系統(tǒng)已被開發(fā)用于低、中、高地球軌道運行。對于許多光學(xué)系統(tǒng)來說，封裝的外形約束和源于這種約束的光機設(shè)計都是經(jīng)過逐個系統(tǒng)設(shè)計驗證得到的。立方體衛(wèi)星是一類輕型納米衛(wèi)星，可以容納從激光通信到地球成像等應(yīng)用領(lǐng)域的光學(xué)系統(tǒng)，其獨特之處在于，它們采用了標準化的尺寸和外形約束。 27J !oin$ <$z6:4uN_ 在本系列文章中，我們在開發(fā)立方體衛(wèi)星光學(xué)設(shè)計時參考的論文是 Optical Design of a Reflecting Telescope for CubeSat1。 yM}~]aQ y >^:*x_a9 這是本系列文章的第一部分，我們將解釋立方體衛(wèi)星外形約束的標準，并介紹在 OpticStudio 的序列模式下構(gòu)建立方體衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)的背景細節(jié)。 L!;"73,&(8 Y8v13"P6 立方體衛(wèi)星設(shè)計背景 1aAY7Dm_& f4 k 立方體衛(wèi)星的外形約束標準最初是由加州理工大學(xué)（California Polytechnic State University）和斯坦福大學(xué)（Stanford University）的空間系統(tǒng)開發(fā)實驗室（SSDL）2合作提出的。 wE3L,yx= _+7+90u 標準立方體衛(wèi)星系統(tǒng)的構(gòu)建模塊是1U，即 “一個單位”，是尺寸為10x10x10cm的立方體。雖然1U是立方體衛(wèi)星的基本尺寸，但通過增加更多的1U模塊，我們可以構(gòu)建更大外形尺寸的立方體衛(wèi)星。下面這張來自 NASA 的圖片展示了標準化的立方體衛(wèi)星的尺寸。 a_Sp}s<J tq$L* ++O  Q HU|aC{r 圖1：NASA3的標準化立方體衛(wèi)星尺寸 本系列文章中引用的立方體衛(wèi)星光學(xué)設(shè)計是一個 Ritchy-Chretian 型的離軸分段反射式望遠鏡。該設(shè)計是為了適應(yīng)標準的3U立方體衛(wèi)星的外形尺寸，即10 cm x 10 cm x 30 cm。為了實現(xiàn)視場最大化，該設(shè)計由兩個矩形的雙曲反射鏡組成。主鏡和副鏡的尺寸分別為80 mm x 80 mm和41 mm x 24 mm。 YuX CRw9p; )d~{gPr. 此設(shè)計是用于在700公里高度的近地軌道上作為一個高分辨率的地球成像儀。系統(tǒng)有效焦距為685毫米，工作波段為可見光波段。在主波長下，地面分辨距離為9.11米，這意味著系統(tǒng)可以對相距大于此距離的兩個物體進行清晰的成像。地面分辨距離可以用以下公式計算： /Fk]>|* *c<6 Er>s  ^/~ZP? %] \+)aYP2Hu GRD(Ground resolving distance)：地面分辨距離 y`,;m#frT System Orbital Height: 系統(tǒng)軌道高度 cs lZ; Wavelength：波長 HVd
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