Методы и средства стабилизации оптических параметров криотелескопов космического базирования и наземных имитационно-испытательных комплексов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, доктор технических наук Олейников, Леонид Шлемович

• Олейников, Леонид Шлемович
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Олейников, Леонид Шлемович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Граничные условия эффективности криогенных методов понижения внутриприборного фона в инфракрасных телескопах космического базирования и наземных имитационно-испытательных комплексах

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

1.2. Анализ методов понижения внутриприборного фона в известных ИК телескопах космического базирования для дистанционного зондирования Земли

1.3. Дестабилизирующие процессы, сопутствующие понижению внутриприборного фона в криооптических ИК оптико-электронных систем

1.4. Особенности методов понижения внутриприборного фона в инфракрасных системах известных имитационно-испытательных комплексов

1.5. Постановка задач исследований

Выводы

Глава 2. Термомеханические и релаксационные процессы в оптических системах в переходных и установившихся режимах глубокого охлаждения и отогрева

2.1. Особенности термомеханических процессов в криооптике

2.2. Термомеханические и релаксационные процессы в криооптических системах

2.2.1. Основные концепции построения моделей термомеханических и релаксационных процессов в криооптических системах

2.2.2. Исследование напряжений и перемещений в механически и термически нагруженных элементах криооптики

2.3. Отработка метода и экспериментальных средств исследования релаксационных процессов в криооптических системах с использованием сдвиговой интерферометрии

2.4. Термомеханические колебания приемного зеркала криообъектива, обусловленные взаимодействием с набегающим потоком частиц разреженной атмосферы

2.5. Проблемы оптимизации точностных и термических характеристик криооптических оптико-электронных систем на основе разнородных материалов в конструкции объективов

Выводы

Глава 3. Пороговые характеристики кинетических процессов в криооптических оптико-электронных системах

3.1. Разработка требований к методам и аппаратуре для исследований свойств оптических поверхностей со слоями конденсатов с учетом анализа известных в этой области работ

3.2. Методы, средства и результаты экспериментальных исследований температурных зависимостей физических свойств криоконденсатов газов и системы «конденсат-зеркало»

3.3. Теоретическое и экспериментальное определение распределения плотности молекулярных потоков в бленде глубокоохлаждаемого телескопа

3.4. Модель условий сохраняемости качества оптической поверхности в процессе конденсации на ней частиц остаточной атмосферы ф 3.5. Метод и средства исследования температурной зависимости индикатрис рассеяния (двунаправленного отражения) поверхности с криоконденсатом из частиц окружающей атмосферы

3.6. Методы эффективного сдерживания криозагрязнений оптики и восстановление ее первичных оптических констант

Выводы

Глава 4. Принципы построения низкофоновых ИК телескопов космического базирования на основе моделирования криооптических систем с кондуктивно-радиационным и конвективным теплоотводом

4.1. Результаты исследований схемотехнических решений и энергоресурсных параметров глубокоохлаждаемых ИК телескопов кратковременного и длительного орбитального базирования

4.1.1. Методы проектирования низкотемпературных фокальных узлов телескопов на основе сублимационных охладителей с фильтровым и внеапертурным ограничением фона

4.1.2. Методы выравнивания температурного поля в оптике криотелескопов

4.1.3. Математическое моделирование переходных и установившихся тепловых режимов глубокоохлаждаемых телескопов с кондуктивными и конвективными средствами теплоотвода

4.1.4. Криотелескоп ИКОН: оптимизация фоновых (температурных) и энергетических характеристик

4.1.5. Криообъектив «Асфар-22» в составе радиационно-охлаждаемого телескопа ГРОТ

4.1.6. Методы разработки оптико-электронных систем телескопов с теплоинерционным криостатированием

4.1.7. Методы снижения энергоемкости системы глубокого охлаждения криотелескопов низкоорбитального базирования

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

4.2.1. Устойчивость плоскости наилучшего изображения в криотелескопе на основе однородного теплопроводного материала

4.2.2. Устойчивость плоскости наилучшего изображения криотелескопа, выполненного на основе разнородных материалов

4.3. Сохраняемость качества изображения криооптической системы телескопов для дистанционного зондирования Земли в условиях конденсации частиц собственной внешней атмосферы

Выводы

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

5.1. Физические особенности методов имитации и выделения слабых потоков

ИК излучения в наземных условиях

5.1.1. Методы выявления несоответствия радиационной и термодинамической температур при имитации теплового фона

5.1.2. Способы повышения метрологической точности измерений имитируемых слабых потоков ИК излучения

5.1.3. Выбор и оптимизация светоэнергетических характеристик криооптических ИК радиометров на основе компараторных

5.2. Методы и глубокоохлаждаемая аппаратура для исследований физических свойств материалов, необходимых при обосновании решений построения низкофоновых оптико-электронных систем и имитационно- 284 испытательных комплексов

5.2.1. Универсальный источник слабых ИК сигналов на основе криомонохроматора

5.2.2. Высокочувствительный низкофоновый ИК радиометр на основе компараторной схемы контроля облученности входного зрачка глубокоохлаждаемых оптико-электронных систем

5.2.3. Метод и средства спектральной диагностики слабых потоков ИК излучения в интервале спектра 2-40 мкм

5.2.4. Методы и аппаратура для исследований низкотемпературной зависимости оптических свойств поверхностей и сред и теплоф изических характеристик материалов для криооптических систем

5.2.4.1. Метод и аппаратура для обеспечения адиабатического состояния исследуемых образцов в области криогенных температур в вакууме

5.2.4.2. Высокочувствительные методы и аппаратура для исследования коэффициентов излучения низкотемпературных поверхностей и тел

5.2.5. Высокочувствительная аппаратура для контроля тепловых параметров отдельных узлов низкофоновых криооптических оптико-электронных систем

5.3. Принципы построения новых имитационно-испытательных средств контроля радиометрических, спектральных и пространственных характеристик глубокоохлаждаемых оптико-электронных систем

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства стабилизации оптических параметров криотелескопов космического базирования и наземных имитационно-испытательных комплексов»

Интенсивное развитие новых информационных методов и средств в последние десятилетия становится наиболее важным направлением в установлении связей человеческого сообщества внутри себя и связей с окружающим миром. Разработка этих методов и средств, в том числе и инфракрасных (ИК), находится в тесной зависимости от степени использования современных результатов научных исследований и технологических достижений. Инфракрасная область спектра излучения после открытия в 1800 г. У. Гершелем ИК лучей оказалась в XX веке весьма информативной в различных направлениях исследований, а во второй половине XX столетия — широко используемой при решении ряда научных и практических проблем, перечень которых достаточно велик и для краткости перечисления его проще отнести к сферам деятельности человека таких, как медицина, метрология, астрономия и астрофизика, геология и геофизика, военная техника и др.

Высокотехнологичные компоненты инфракрасных оптико-электронных систем постоянно претерпевают развитие в направлении увеличения разрешающей способности при регистрации пространственных объектов и чувствительности к слабым потокам ИК излучения. В последнем случае кардинальную роль играют методы понижения уровня фоновой облученности фоточувствительных элементов. В широкоспектральных ИК оптико-электронных системах (ОЭС) наиболее действенной мерой понижения уровня фоновой облученности фоточувствительных элементов (ФЧЭ) является глубокое охлаждение оптики и всех конструктивных узлов, расположенных в поле зрения фотоприемных устройств (ФПУ). Благодаря этому уменьшается фотонный шум в ФЧЭ, возрастает их темновое сопротивление и отношение сигнал/шум. Чувствительность ОЭС космических телескопов при этом может увеличиться до 3^4 порядков величины по сравнению с неохлаждаемой аппаратурой аналогичного класса. Именно ИК телескопы с глубокоохлаждаемой оптикой, или криотелескопы, за пределами атмосферы при сравнительно небольших зрачках намного превосходят по чувствительности наземные телескопы с самыми большими диаметрами зеркал при температуре, близкой к нормальной для земных условий.

Практическая реализация ОЭС на основе криооптики оказалась зарубежом более активной: несколько успешных запусков орбитальных криотелескопов, выполненных после многолетней подготовки к пуску каждого из них, например, таких, как IRAS (США-Голландия, 1989г.), COBE-DIRBE (США, 1983г.), ISO (Европейское космическое агентство - ЕКА, 1995г.), IRTS (Япония, 1996г.), S1RTF (США, 2003г.) с оптическими схемами Кассегреиа на гелиевом охлаждении расширили для землян область информации о «населенности» космического пространства небесными телами и открыли возможность выделения очень слабых тепловых сигналов во всем ИК диапазоне спектра. Это явилось важным для практического использования, в том числе при регистрации малых тел космического мусора, своевременного обнаружения и патрулирования астероидов на опасных для Земли траекториях и отслеживания баллистических объектов.

После 1974 года рядом отечественных предприятий таких, как Институт космических исследований АН СССР, Главная астрономическая обсерватория им. П.К.Штернберга, Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова, НПО «Криогенмаш» и др., рассматривалась возможность создания глубокоохлаждаемого космического ИК телескопа «Аэлита» с диаметром приемного зеркала 1000мм. Работа по подготовке к созданию низкофоновой ИК аппаратуры на основе криооптики не была приостановлена и после того, как проект телескопа «Аэлита» был отложен на неопределенный срок. Интерес к ней и потребность в этой аппаратуре даже после появления значительного объема данных от экспериментов США не только не уменьшились, но еще больше возросли. Так в начале интенсивного развития приборостроительного комплекса в ГОИ им.С .И.Вавилова (после 1970г.), возглавляемого членом-корреспондентом АН СССР Мирошниковым М.М., появились новые системные предложения В.И.Останина и В.Ф.Захаренкова (у каждого в разных областях спектра) по повышению обнаружительной способности ОЭС путем радикального понижения внутриприборного фона на основе охлаждения оптики. В развитии этих предложений было создано научное направление (руководители — доктор технических наук Б.А.Ермаков, кандидат технических наук Г.С.Горянкин), работы в котором поддерживались постановлениями правительства страны.

Внимание было переведено на высокочувствительные до 1018 Вт при фоновом потоке

10-8^10-Ю фот/см2

•сек в области спектра (2-ь25)мкм глубокоохлаждаемые ОЭС с меньшими габаритами. Востребованность в них была вызвана, в том числе, появлением задач многоцелевого мониторинга околоземного космического пространства.

При технической разработке этой, уникальной по чувствительности, аппаратуры в каждом случае необходимо учитывать, кроме всего, условия ее функционирования, т.к. сохраняемость качества изображения и чувствительность во времени здесь сильно зависят от иммунитета к факторам внешнего влияния. К основным из них относятся переменные по знаку тепловые нагрузки и молекулярно-кинетические процессы в окружающей ОЭС разреженной среде газов, частицы которой, конденсируясь на рабочих поверхностях оптики, могут привести к деградации ее параметров. Исследования реакции криооптических ОЭС на эти факторы должны определить характер и методы противодействия им. Меры такого противодействия в свою очередь сказываются на устройстве ОЭС, на методах и средствах их наземной отработки и испытаний.

Рассматривая приборостроительный аспект глубокоохлаждаемых ОЭС, следует обратить внимание на то обстоятельство, что требования к дифракционному качеству оптики и высокой чувствительности ФПУ в них относятся к аппаратуре, преодолевшей при выходе на рабочий режим температурный перепад от комнатных (сборка и юстировка системы) до криогенных (рабочих) температур. Поскольку термодеформации в конструкции ОЭС при таких перепадах, исчисляемых порой до 250К и более, являются неизбежными, возникает необходимость в умении их прогнозировать, управлять ими и учитывать при проектировании, сборке и юстировке системы, а также в умении вырабатывать решения по демпфированию колебаний и выравниванию по полю температур оптики, ФПУ (каждого на своем уровне) и ОЭС в целом. Это становится особенно важным, если существует риск возникновения временной неустойчивости тепловых воздействий, приводящих в итоге к динамике низкотемпературных аберраций и нарушению чувствительности ОЭС.

Приборостроительный аспект низкофоновых сверхвысоко-чувствительных ОЭС неотрывно связан и с их калибровкой. Выделение ИК сигнала малой величины и его аттестация могут быть выполнены в имитационно-диагностической аппаратуре лишь при низком собственном внутриприборном фоне и при низкой фоновой облученности • входного зрачка испытуемых систем. А это в свою очередь связано с глубоким охлаждением оптики, конструктивных, кинематических узлов тестовых интегральных и спектральных источников излучения, а также тестовых средств радиометрии и спектральной диагностики имитационных средств.

В расчетах фоновой облученности ФПУ принимается условие эквивалентности термодинамической и радиационной температуры полости ИК канала. В действительности же это условие не может быть принято без определенной степени приближения в связи с тем, что радиационная температура канала всегда в той или иной степени может превышать термодинамическую. Этому способствует наличие путей возможного проникновения к ФЧЭ световых потоков от локальных источников тепловыделений, в том числе из-вне приемного канала, заполнения ИК канала рассеянной или дифрагированной частью излучения от полезного сигнала и др.

Отсюда следует, что криогенные методы уменьшения внутриприборного фона ОЭС и тестовых ИК средств являются решающими, но до конца не исчерпывающими. Сведение до удовлетворительного минимума различия между уровнями термодинамической и радиационной температур будет способствовать достижению требуемой чувствительности ОЭС.

Очевидно, что радикальное повышение чувствительности в криооптических ОЭС не может не отразиться на энергопотреблении, массе, габаритах и ресурсе этой аппаратуры. В оптимизации этих параметров сделано еще далеко не все из-за ограниченности элементной базы, в том числе методов и средств теплоотвода от узлов ОЭС, которые создавали бы пренебрежимо малые термоаберрационные явления в установившемся режиме охлаждения (на уровне рабочих температур). Это же относится и к дорогостоящим низкофоновым имитационно-измерительным средствам (ИИС), где развитие элементной базы путем совершенствования методов тестирования криооптических ОЭС позволило бы резко снизить капитальную и эксплуатационную стоимость ИИС при одновременном расширении их> функциональных возможностей.

Исследование деструктивных термомеханических и молекулярно-кинетических процессов, сопутствующих работе криооптических ОЭС и приводящих к деградации качества оптического изображения, повышению фоновой облученности ФПУ и потере им чувствительности, исследование и разработка методов выделения и диагностики слабых сигналов теплового излучения в ИИС, исследование методов и разработка средств минимизации разрыва между значениями термодинамической и радиационной температуры в каналах низкофоновых ИК приборов, системный анализ и синтез устройства и условий функционирования низкофоновых ИК ОЭС различного применения на орбите и многофункциональных низкофоновых ИИС, направленные на достижение предельно возможной чувствительности аппаратуры - обуславливают важность и актуальность этой работы.

Цели и задачи работы. Первая цель состояла в разработке методов и средств обеспечения дифракционного качества изображения оптики при криогенных температурах и фоновых условий в криотелескопах для реализации требуемого порога чувствительности их фотоприемных устройств.

Вторая цель - разработка оптимальных схемотехнических решений глубокоохлаждаемых (низкофоновых) ИК телескопов с учетом этих методов и низкофонового испытательного оборудования, которые привели бы к повышению энергоресурсной эффективности этих устройств.

Исходя из изложенных выше целей вытекают следующие задачи:

• анализ и разработка методов формирования условий сохраняемости характеристик глубокоохлаждаемой оптики в переходных, переменных по знаку и установившихся температурных режимах ее работы,

• анализ условий неэквивалентности радиационной и термодинамической температур фона в поле зрения ФПУ и разработка методов их максимального сближения,

• разработка методов и проведение исследований термомеханических процессов, определяющих терморастраиваемость криооптических систем в переходных и установившихся режимах охлаждения и нагрева,

• разработка методов сохраняемости качества изображения криооптических систем в низкофоновых ОЭС в условиях конденсации на рабочих поверхностях оптики остаточных газов из окружающей атмосферы,

• разработка методов и проведение экспериментальных исследований степени ослабления низкотемпературной блендой молекулярного потока, набегающего на приемное зеркало криотелескопа,

• исследования сохраняемости качества изображения криооптических систем в режимах охлаждения и разработка методов обеспечения этого качества на уровне рабочих температур,

• моделирование и разработка схемотехнических решений глубокоохлаждаемых ИК телескопов кратковременного и длительного орбитального базирования в интересах повышения их энергоресурсной эффективности,

• разработка схемотехнических решений экономичных многофункциональных низкофоновых иммитационно-испыгательных комплексов для контроля выходных параметров криооптических оптико-электронных систем телескопов.

Научная новизна. К новым научным результатам исследований следует отнести следующее:

• Разработаны принципы построения и физические модели криотелескопов на основе различных методов глубокого охлаждения. Установлено, что при малоградиентном (по температуре) теплоотводе в процессе захолаживания объективов, использовании термоциклированных металлооптических элементов термодеформации в криообъективах сохраняют догистерезисный характер.

• Предложены для криотелескопов энергосберегаюпще методы понижения уровня внутриприборного фона, основанные на использовании дифференцированных по температуре оптических схем.

• Получены экспериментальные данные о температурных зависимостях ряда физических, в том числе оптических, свойств криоконденсатов и системы «криоконденсат-зеркало» в области температур 6т40К для интервала спектра 0,63-^29 мкм. Эти данные необходимы в аналитических расчетах.

• Разработана теория взаимосвязи кинетики частиц остаточных газов собственной внешней атмосферы космического аппарата со стабильностью направленной отражательной способности приемного зеркала криотелескопа в условиях конденсации на нем этих частиц. Разработана математическая модель условий сохраняемости качества криооптической поверхности при конденсации на ней частиц остаточных газов в вакууме.

• При помощи разработанного высокоразрешающего метода лучевого зондирования получено экспериментальное подтверждение корректности метода Монте-Карло при расчете распределения плотностей молекулярных потоков в неохлаждаемых каналах и получены данные об этом распределении в охлаждаемых оптических каналах.

• Разработаны экспериментальные методы и созданы устройства для получения физических констант, необходимых при реализации низкофоновых ИК ОЭС и имитационно-испытательных средств, в том числе, для исследований направленной угловой излучательной способности поверхностей с температурой близкой к гелиевой.

• Разработаны принципы построения, методология и рекомендации по созданию низкофоновых унифицированных сверхвысоковакуумных многофункциональных имитационно-испытательных комплексов (ИИК) для контроля радиометрических, спектрометрических и пространственных характеристик глубокоохлаждаемых ОЭС ИК телескопов - с меньшими относительно известных аналогов капитальными и эксплуатационными затратами.

Практическая значимость работы. Все выполненные исследования имеют практическое значение для развития технической базы при создании сверхвысокочувствительных инфракрасных криотелескопов космического базирования.

• Разработана система расчетно-теоретических мероприятий, технических приемов, технологических и метрологических методов при проектировании глубокоохлаждаемых ОЭС, позволяющих предусмотреть в требованиях к их конструкции решения, обеспечивающие условия для высокой чувствительности и одновременно устойчивость выходных характеристик при воздействии на аппаратуру атмосферных, термомеханических и радиационных факторов в оптическом канале.

• Использование предложенных методов теплоотвода от глубокоохлаждаемых ОЭС при одно- и многоуровневом по температуре охлаждении их подсистем, обеспечивают малоградиентные поля напряжений в пусковом режиме и допустимые отклонения температуры оптики от номинальной при переменных по знаку тепловых нагрузках.

• Данные о структурных и оптических свойствах криоконденсатов пригодны для использования в аналитической форме для расчета временной устойчивости качества криооптики и надежности ее работы в условиях собственной внешней атмосферы.

• Математическая модель условий сохраняемости качества криооптики в условиях конденсации на ее рабочих поверхностях частиц окружающих газов может войти в арсенал средств прогнозирования надежной работоспособности ОЭС.

• Предложены энергоэкономичные схемотехнические решения криооптических ОЭС для наблюдения за объектами на фоне космоса и для зондирования Земли, которые могут быть использованы в качестве основы при проектировании аппаратуры для различных народнохозяйственных целей.

• Предложены и использованы в конструкторских разработках оптимальные схемотехнические решения многофункциональных криооптических имитационно-испытательных комплексов, высокая технико-экономическая эффективность и метрологические возможности которых могут лечь в основу унифицированной научно-технической базы контроля и отработки параметров низкофоновых ОЭС.

Результаты диссертационной работы реализованы в ВНЦ «ГОИ им. С.И.Вавилова», ЦНИИМаш (г. Королев), ЦНИИ «Комета» (г. Москва), НИИ КИ ОЭП (г. Сосновый Бор, Ленингр. Обл.), НПО «Геофизика», НИИ «Пульсар» (г. Москва), ИКИ РАН, АКЦ ФИ РАН (г. Москва), что подтверждается соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимосвязи параметров собственной внешней атмосферы космического аппарата со стабильностью оптических свойств приемного зеркала объектива.

2. Математическая модель условий сохраняемости качества криооптической поверхности при конденсации на ней частиц окружающей атмосферы и результаты экспериментальных исследований физических, в том числе оптических, свойств конденсатов, полученные в обеспечение работы этой модели.

3. Метод ослабления охлажденной блендой молекулярного потока из собственной внешней атмосферы космического аппарата к приемному зеркалу криообъектива, как одно из средств защиты оптики от криозагрязнений.

4. Метод выравнивания температурного поля в криообъективах на основе усредненной теплоотдачи к теплообменнику с бифилярной намоткой.

5. Схемные решения и новые принципы построения имитационно-испытательных комплексов и их составляющих с использованием модульной интеграции подсистем, обеспечивающих полноту охвата тестовых программ, минимизацию капитальных и эксплуатационных затрат и повышения коэффициента использования тестового оборудования.

Вклад автора в работы. Все исследования и разработки, включенные в диссертацию, выполнены при руководстве и личном участии автора в процессе изучения проблем криооптики и определения методов их решений. Им лично предложены постановка общей задачи научных изысканий, модели исследуемых процессов и объектов. Автор диссертации непосредственно участвовал на всех этапах ее реализации, в постановке и проведении основных расчетных и экспериментальных исследований, в анализе и интерпретации полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции «Современная прикладная оптика и оптические приборы» (Ленинград, 1975 г.), на Ш Всесоюзной научно-технической конференции по криогенной технике (Балашиха, Моск. обл., 1982г.), на П Всесоюзном семинаре «Тепловые приемники излучения» (Ленинград, 1980, 1983г.г.), на V Всесоюзной конференции «Физика и техника высокого вакуума» (Ленинград, 1985г.), на Международных конференциях «Refractometry and Scatterometry» (Рокосово, Польша, 1993г.) и «Refractometry» (Варшава, 1994г.), на Совещании по физике низких температур (Дубна, 1994г.), на Международной астрономической конференции (Колорадо, США, 1994г.), на П Международной конференции «Малые спутники, миниатюризация, области эффективного применения в XXI столетии» (г.Королев, 2000г.), на Всероссийской астрономической конференции (Санкт-Петербург, 2001 г.), на международном российско-корейском семинаре по технологии оптико-электронных систем телескопов (Санкт-Петербург, 2003г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 44 работы, в том числе 11 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основных результатов, заключения, списка использованной литературы, включающего 299 наименований. Основная часть работы изложена на 294 страницах машинописного текста. Кроме того, работа содержит 134 рисунка, 31 таблицу и приложение.

Заключение диссертации по теме «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», Олейников, Леонид Шлемович

Выводы

1. Определены криооптические методы выделения и анализа слабых потоков ИК излучения в замкнутых объёмах имитаторов космического пространства Установлены причины и степень возможного несоответствия параметров этих потоков реальным (для открытого пространства), а также методы и средства уменьшения степени этого несоответствия.

2. Предложен эмпирический метод оценки соотношения радиационной и термодинамической температур фона, в основе которого лежит определение его уровня тестированием по эталону облученности — которым может быть откалиброванный при гелиевой температуре полостной болометр или ФЧЭ из примесных материалов.

3. Доказано, что относительная и среднеквадратическая погрешности у криорадиометров с обтюрированием светового пучка при постоянной скорости вращения обтюратора в три раза выше, чем у радиометров с поворотным модулирующим зеркалом. Предложен и испытан метод непрерывного охлаждения вращающегося обтюратора в вакууме на основе планетарного вращения диска и кондуктивного теплоотвода от него через гибкий холодопровод.

4. Предложены основные пути развитая исследований в области криооптики. Разработаны криомонохроматор СП-232, криооптический Фурье-спектрометр ИФ-220, криорадиометр ИС-110-2, криофизические установки для измерения оптических и теплофизических характеристик поверхностей и материалов в области криогенных температур ЭВ-185, ЭВ-193, ЭВ-195 и др. Разработаны методы обеспечения адиабатических условий содержания образцов при исследовании этих характеристик. Впервые на основе методов криооптики открыта возможность измерения угловых направленных радиационных характеристик (коэффициентов излучения) поверхностей при температурах, близких к гелиевым. Установки спроектированы. Часть проектов реализована

5. Представлен ряд новых разработанных и введенных в эксплуатацию имитационно-диагностических комплексов для выделения слабых (до Ю-18 Вт/см2) потоков ИК излучения: ИС-55, ЭВ-185, ТС-192, ТС-215, ОКВС, ИС-111 и др. Разработан новый метод формирования имитационно-испытательных комплексов для низкофоновых (глубокоохлаждаемых) ИК телескопов - метод модульной интеграции отдельных функциональных криооптических систем стендового оборудования применительно к конкретной задаче испытаний ОЭА. Он позволяет радикально (до двух порядков величины) снизить капитальные и эксплуатационные затраты при создании ИИК по сравнению с известными устройствами такого типа, имеющими аналогичные технические и методические возможности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге выполненной работы представлены основные результаты, отражающие реализацию поставленных в ней целей и задач.

• Определены критерии эффективности криогенных методов понижения внутриприборного фона (КМ ПВФ) в ИК оптико-электронных средствах и имитационных наземных комплексах. Критерии КМ ПВФ, будучи физически взаимосвязанными, устанавливают степень совершенства низкофоновой ИК аппаратуры в части сближения термодинамической и эффективной радиационной температур фона в поле зрения ФЧЭ, сохраняемости качества оптики в криогенных условиях, уровня энергоресурсных показателей криотелескопа в целом. Поставлены задачи исследований в диссертационной работе.

• Установлено, что в соответствии с зависимостью обнаружительной способности от температуры фона и длины волны рабочего интервала спектра в астрофизических телескопах КМ ПВФ могут оставаться эффективными и достаточными лишь при работе в ИК диапазоне до 40*50 мкм. В более длинноволновой и субмиллиметровой области спектра достижение эффективности КМ ПВФ и требуемого уровня фона может был. обеспечено при их компромиссном сочетании с оптическими методами ПВФ.

• Выделены основные негативные факторы, сопутствующие глубокому охлаждению оптических систем: термодеформационный в переходном и установившемся тепловых режимах работы криотелескопа и молекулярно-кинетический (конденсация частиц собственной внешней атмосферы (СВА) на рабочих поверхностях оптики) в режиме наблюдения объектов. Показано, что проводимые ранее исследования, направленные на изучение большого спектра низкотемпературных физических процессов, входящих в каждый из этих факторов, и на предупреждение их влияния на эффективность КМ ПВФ и работу криотелескопов в целом носят фрагментарный характер.

• Показано, что универсальность имитационно-испытательных комплексов в части имитации слабых, разнояркостных и разноцветных ИК сигналов, а также их радиометрической и спектральной диагностики, воспроизведений сюжетов фоноцелевой обстановки и др. до сих пор требовала крупнообъемные имитаторы космического пространства (криовакуумные камеры большой емкосда) и соответствующее по производительности и энергопотреблению вакуумное и криогенное оборудование.

Разработаны низкотемпературные методы контроля и экспериментальные криогенные установки для измерения качества глубокоохлаждаемых объективов и крупногабаритных зеркал на основе МСИ, благодаря которым проведены испытания ряда криообъективов и элементов, в том числе тестового зеркала из карбида кремния диаметром 930 мм в области гелиевых температур для контрольной схемы испытаний криотелескопа SERTF в стенде Лаборатории реактивной динамики (США).

Установлено, что в криообъективах, охлаждение оптических элементов которых осуществляется кондуктивно-контактным и радиационным методами в вакууме при заданной интенсивности теплоотвода и вследствие конечной величины теплопроводности материалов оптики, а также зависимости их физических свойств от температуры, неизбежно возникают градиентные поля температур, напряжений и перемещений с затухающим разбросом значений этих параметров в пусковом режиме охлаждения. Доказано на примере телескопа ТС-229, что в криообъективе, изготовленном из одного материала, положение фокальной плоскости после выхода на заданный температурный уровень восстанавливается на расчетном для криогенного состояния отрезке, что с достаточной степенью приближения прогнозируется численным методом при моделировании термодеформаций. Экспериментально установлено, что в структуре реальных криообъективов (например ТС-229, ТС-271 и др.), где в принципе исключена возможность резкого изменения температуры при неоднократном охлаждении и нагреве зеркал и механических узлов, прошедших, как правило, регламентное термоциклирование при изготовлении, гистерезисные явления не наблюдаются: оптические элементы сохраняют воспроизводимость формы поверхности (в криогенных и комнатных условиях), но отличаются из-за изменения линейных размеров в этих условиях по качеству изображения. Показано, что при прогнозировании качества криооптики путем численного моделирования ее характеристик на основе квазистатического и динамического подхода с использованием не до конца достаточных справочных данных, полученных часто на один-два порядка величины ниже требуемых в оптике, право на окончательное определение реального характера ее поведения и параметры при температурных переходах и в состоянии низких температур следует оставлять за физическим экспериментом и высокоточными методами оптического контроля. Экспериментально подтверждено, что в криооптических системах, функционирование которых обеспечивают близко расположенные источники вибраций от работы средств вакуумирования и криогенерагоров, наиболее эффективным для исследования волнового фронта в динамическом и установившемся режимах охлаждения является метод сдвиговой интерферометрии (МСИ).

Изучено влияние на стабильность формы приемного зеркала низкоорбитального криотелескопа при тепловом воздействии - соударении его рабочей поверхности с направленным потоком частиц разреженной атмосферы. Установлено, что различные гармоники колебаний зеркала в этом случае могут иметь амплитуду, превышающую значение допуска на отступление от формы зеркальной поверхности, определенной оптическим расчетом.

Разработана теория взаимосвязи параметров, характеризующих свойства конденсированных в вакууме газов и условия их образования с контролируемыми и управляемыми при криостатировании оптики давлением остаточной среды, температурой оптики, временем криостатирования и др. Разработана математическая модель условий сохраняемости качества криооптической поверхности в условиях конденсации на ней частиц остаточных газов в окружающем пространстве. Модель учитывает природу газа, температуру оптической (зеркальной) поверхности, длину волны излучения, пороговую толщину слоя конденсата, время накопления слоя, а также факторы ослабления молекулярных потоков, направленных в сторону криооптической поверхности, которые определяются в своей основе кинетической теорией газов. Разработана методика расчета условий сохраняемости качества криооптической поверхности.

Экспериментально определены и исследованы температурные зависимости показателя преломления, плотности, массовой и линейной скорости роста слоя конденсированных в вакууме и не поглощающих излучение газов космического пространства: N2, О2, воздуха, Аг и Ne в области температур 633 К. Показано, что все эти параметры монотонно изменяются и имеют максимумы внутри указанных температурных границ.

Экспериментально определены и исследованы зависимости направленной отражательной способности p'=f(TK,8,A.) системы «зеркало-конденсат» в интервале длин волн А.=0,63-29,0 мкм. Установлено, что интенсивность зеркальной составляющей отраженного потока излучения ослабляется меньше с ростом слоя конденсата при повышении температуры криоповерхности Тк, а в интервале температур на 5-ь8К ниже температуры насыщенных паров по мере дальнейшего приближения к ней Тк обнаружены все возрастающие начальные спады р', достигающие значений 0,1 уже при толщине слоя 8<0,2 мкм. Все экспериментальные результаты обобщены и представлены в удобной форме для использования в аналитических расчетах.

Установлено существование у каждого из конденсатов пороговой толщины 8', до достижения которой направленная отражательная способность системы «зеркало-конденсат» не меняется. Наибольшее значение 5'=43Х (А.=0,63 мкм) наблюдается у N2. У конденсатов N2, Аг и Ne пороговая толщина не селективна к спектру излучения. Плотность конденсатов N2, Аг и Ne возрастает вместе с прозрачностью слоя.

Установлено, что температура бленды оказывает существенное влияние на ослабление молекулярного потока к приемному зеркалу телескопа, когда ее температура ниже насыщенных паров набегающего на оптику газа. Это экспериментально проведено при использовании предложенного метода лучевого зондирования с использованием интерферометрии. Погрешность этого метода в 1+3% позволила впервые дать экспериментальное подтверждение корректности метода Монте-Карло по определению полей молекулярной плотности разреженного газа в каналах, в том числе криооптических

Разработан метод экспериментальных исследований индикатрис рассеяния излучения конденсатами остаточных газов на поверхности криооптики с учетом их физических свойств и длины волны излучения.

Разработана, структура анализа и композиции низкофоновых (охлаждаемых) оптико-механических систем и оптико-электронных приборов на их основе, определяющая порядок взаимосвязанных и взаимодополняющих мероприятий, имеющих предварительную, текущую и заключительную формы в процессе от начала разработки до испытаний криооптических ОЭС и оптимизирующих энергозатратные параметры, условия обеспечения низкого уровня фоновой облученности ФПУ и условия сохраняемости качества оптики при криогенных температурах.

Разработан ряд новых схемотехнических решений криооптических ОЭС орбитальных телескопов кратковременного и длительного действия с оптимальными энергоресурсными параметрами на основе криообъективов «Рефлектар-12», «Рефлектар-21», «Рефлектар-31», «Рефлекгар-9», «Асфар-22» и других.

Приведены результаты исследований схемотехнических решений и методов понижения уровня фоновой облученности ФПУ с использованием охлаждаемых фильтровых и внеапертурных ограничителей фона и глубокоохлаждаемых оптических систем. Определено, что при использовании криогенных методов понижения уровня внутриприборного фона (охлаждение оптики) в сочетании с оптическими (оптические схемы с переносом изображения) создаются условия для достижения указанной цели при наибольшей энергетической эффективности криогенных систем теплоотвода.

Разработан и экспериментально подтвержден метод выравнивания температуры по длине объектива и бленды на основе рекуперативного бифилярного теплообменника. В отличие от него у обычных (однотрубных) теплообменников, как показали расчетные исследования и эксперимент, на концах охлаждаемого объекта (цилиндра) перепад температуры больше в 3*3,5 раза. Разработана математическая модель для расчета теплоотвода от имитатора объектива с использованием бифилярного теплообменника. Метод бифилярной намотки теплообменников использован в разработках криообъективов для телескопов и криооптики стендовых устройств. Разработана криооптическая система телескопа «ИКОН» на основе глубоко-охлаждаемого объектива «Асфар-22». Изучены условия обеспечения уровня фона для получения чувствительности телескопа 2-10"17 Вт/см2. Представлены результаты моделирования энергоресурсных параметров. Установлено, что ресурс работы криотелескопа «ИКОН» с учетом затрат гелия на защиту от криоосадков составит 6-7 месяцев при начальном запасе хладоагента 900 литров. Установлена эффективность и целесообразность применения криообъектива «Асфар-22» в криотелескопе «ГРОТ», охлаждаемом путем радиационного теплоотвода до 90К на космическом аппарате «Электро». Разработана трехступенчатая система защиты криотелескопов типа ИКОН (на основе ресурсных емкостей с жидким криоагентом), позволяющая ослабить поток конденсирующихся частиц окружающих газов к приемному зеркалу до 200 раз (с учетом режима работы двигателей маневрирования и типа двигателей коррекции). При использовании неона в двигателях маневрирования в телескопах типа ИКОН это ослабление может увеличиться еще на 2-3 порядка. Исследована эффективность, оптимизирована по энергоресурсным показателям и предложена дифференцированная (многоуровневая) система охлаждения бортовой ОЭС на основе криооптических систем с переносом изображения; радиационных и механокалорических контуров теплоотвода; взаимного экранирования контуров охлаждения от теплопритоков из внешней среды, оптимальных для КМ ПВФ; периодичности сеансов работы криотелескопа, а также оптимизации его тепломеханической структуры. Представлены результаты исследований стабильности тепловых режимов криооптических ОЭС и результаты оптимизации методов удерживания качества изображения криооптики при переменных по знаку тепловых нагрузках на траектории полета криотелескопа.

Проведены исследования и предложен метод сохраняемости качества криооптических систем, в том числе из разнородных материалов в телескопах типа «Даль-ИК» в условиях переменных по знаку тепловых нагрузок для обеспечения высоких значений их пространственного и температурного разрешений в заданных расчетом допусках.

Предложен и исследован метод регенерации с охлажденной оптической поверхности криоосадков из частиц СВА путем отогрева, в том числе с использованием солнечной энергии в криотелескопах на основе радиа-ционно-механокалорических средств охлаждения. Показаны временные параметры процесса, период которого может не превышать 0,3-5-0,4 ватка, например, для средств ДЗЗ.

Определены криооптические методы выделения и анализа слабых потоков ИК излучения в замкнутых объёмах имитаторов космического пространства. Установлены причины и степень возможного несоответствия параметров этих потоков реальным (для открытого пространства), а также методы и средства уменьшения степени этого несоответствия.

Предложен эмпирический метод оценки соотношения радиационной и термодинамической температур фона, в основе которого лежит определение его уровня тестированием по эталону облученности - которым может быть откалиброванный при гелиевой температуре полостной болометр или ФЧЭ из примесных материалов.

Доказано, что относительная и среднеквадратическая погрешности у криорадиометров с обтюрированием светового пучка при постоянной скорости вращения обтюратора в три раза выше, чем у радиометров с поворотным модулирующим зеркалом. Предложен и испытан метод непрерывного охлаждения вращающегося обтюратора в вакууме на основе планетарного вращения диска и кондуктивного теплоотвода от него через гибкий холодопровод.

Предложены основные пути развития исследований в области криооптики. Разработаны криомонохроматор СП-232, криооптический Фурье-спектрометр ИФ-220, криорадиометр ИС-110-2, криофизические установки для измерения оптических и теплофизических характеристик поверхностей и материалов в области криогенных температур ЭВ-185, ЭВ-193, ЭВ-195 и др. Разработаны методы обеспечения адиабатических условий содержания образцов при исследовании этих характеристик. Впервые на основе методов криооптики открыта возможность измерения угловых направленных радиационных характеристик (коэффициентов излучения) поверхностей при температурах, близких к гелиевым. Установки спроектированы. Часть проектов реализована.

Представлен ряд новых разработанных и введенных в эксплуатацию имитационно-диагностических комплексов для выделения слабых (до Ю'^ВтЫ2) потоков ИК излучения: ИС-55, ЭВ-185, ТС-192, ТС-215, ОКВС, ИС-111 и др. Разработан новый метод формирования имитационно-испытательных комплексов для низкофоновых (глубокоохлаждаемых) ИК телескопов - метод модульной интеграции отдельных функциональных криооптических систем стендового оборудования применительно к конкретной задаче испытаний ОЭА. Он позволяет радикально (до двух порядков величины) снизить капитальные и эксплуатационные затраты при создании ИИК по сравнению с известными устройствами такого типа, имеющими аналогичные технические и методические возможности.

На основании этих результатов можно сделать краткое заключение по всей работе.

1. Выполнен комплекс исследований проблем системной реализации криогенных методов понижения внутриприборного фона при устройстве и тестировании сверхчувствительных оптико-электронных средств ИК телескопов космического базирования с учетом установленных критериев эффективности этих методов.

2. В результате проведенных исследований разработаны основные принципы построения криооптических систем телескопов, а также новых схемных решений систем теплоотвода от объективов и ФПУ; разработана структура расчетно-теоретических подходов построения криооптических ОЭС, имитационных комплексов для их тестирования и наземной отработки сквозных характеристик каналов обнаружения слабых ИК сигналов; предложены методы измерений отличия термодинамической и эффективной радиационной температур внутриприборного фона в поле зрения фотоприемных устройств; найден способ уменьшения погрешности при радиометрических измерениях слабых потоков ИК излучения; на основании исследований опробованы методы прогнозирования, сведения к минимуму и предупреждения воздействий термических и кинетических факторов на сохраняемость качества изображения оптических систем в условиях глубокого охлаждения в вакууме; открыты на основе метода криооптики пути расширения температурных границ проведения физического эксперимента в области физики низких температур и, в частности, оптических констант, при криогенных температурах; получены экспериментальные данные, в том числе в области оптики конденсированных сред такие, как показатель преломления, плотность и др.

3. На основе разработанных методов и проведенных расчетно-теоретических исследований по созданию криооптических систем проведена разработка ряда физических моделей и экспериментальных образцов принципиально новых средств охлаждения криотелескопов космического базирования, разработаны и приведены в действие достаточный ряд имитационно-испытательных установок и комплексов.

4. Исследования криооптических ИК телескопов и построенных имитационно-испытательных комплексов, проведенные при непосредственном участии автора, подтвердили правильность заложенных принципов и соответствие этой аппаратуры техническим требованиям.

5. Разработан метод построения имитационно-испытательных средств с полным перечнем функциональных систем, позволяющий на порядки сократить капитальную и эксплуатационную стоимость при их использовании по сравнению с известной аппаратурой аналогичного типа.

6. Оригинальность предложенных методов и схематических решений ИК криооптической аппаратуры подтверждена рядом авторских свидетельств, основные положения работы отражены в публикациях и докладах на российских и международных конференциях.

Перечисленные выводы подтверждают готовность научного и технического задела методов криооптики к широкому приложению для создания и развития низкофоновых систем ИК телескопов космического базирования в интересах различных направлений народного хозяйства, науки и двойных применений.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Олейников, Леонид Шлемович, 2004 год

1. Отчет о НИР НПО «Криогенмаш» - ВНТИЦ, инв.№3365, № Гос. Регистрации 0183.000.5917, 1983-37 с.

2. Beckman I.E., Martin D.H. CIRBS a low-temperature radiometer for cosmological stadies // Proc. 8-th Int. Cryogenic Engineering Conf. - 1980. - P. 196-203.

3. Lizon-Tati I., Girard M., Tardivo A. e.a. Design and development tests of a superfluid helium space cryostat (CRHESUS) // Proc. 8-th Int. Cryogenic Engineering Conf. -1980. P.189-195.

4. Karr G.R. e. a. Cryogenic sub-system performance of the infrared telescope for Spacelab // Proc. 8-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1980. - P.38-42.

5. Nast T.C. e. a. Development of superfluid helium cooling system for a 3-year orbital operation // Proc. 8-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1980. - P. 102-110.

6. Karr G.R., I.B.Hendricks, E.W.Urban, D.K.Lander Performance of the helium II dewar subsystem for the Spacelab 2 infrared telescope// Proc. 9-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1982.- P.49-52.

7. Seidel A. The German Infrared laboratory (GIRL), its overall concept and cooling system // Proc. 8-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1980. - P.42-48.

8. Urbach A.E., Herring R.N. A long-term helium dewar for space experiment // Proc. 6-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1976. — P. 154-156.

9. Urbach A.E., Vorreiter I., Mason P. Design of a superfluid helium dewar for the IRAS telescope // Proc. 7a Int. Cryogenic Engineering Conf. 1978. - P.126-133.

10. Urban E.W., Katz L., Hendricks Y.B. A cryogenic helium П system for Spacelab // Proc. 7-th Int. Cryogenic Engineering Conf. 1978. - P.l 13-119.

11. Галкин А.А., Курочкин В.И., Демишев А.Г. и др. Исследование теплообмена и создание криостатов с длительным ресурсом работы // Доклады АН УССР (Киев).-1982. серия А, №>8.-С.55-58.

12. Фрадков А.Б., Троицкий В.Ф. Гелиевые криостаты для физических исследований в космосе // М.: ФИАН СССР (предпроекг 2). 1974. - 14 с.

13. Горбачев С.П. Исследование способа использования холода паров криогенных жидкостей для снижения потерь от испарения. — М.: Автореферат дис. канд. т. н., МВТУ.-1968.-16 с.

14. Каганер М.Г. Теплообмен в низкотемпературных конструкциях. М.: Энергия, 1979.-257 с.

15. Каганер М.Г. Тепловая изоляция в технике низких температур. М.: Машиностроение, 1966. 275 с.

16. Справочник по физико-техническим основам криогеники // под ред. М.П.Малкова. М.: Энергия. - 1985. - 432 с.

17. Инфракрасные методы в космических исследованиях // Под ред. В.Манно и Дж.Ринга-М.: «Мир». 1977. - 384 с.18. binder М., Rando N., Peacock A., Collaudin D. Cryogenics in Space. ESA bulletin 107, august 2001. - P.92-105.

18. Hamed M., Harned R., Melugin R. Alignment and Waluation of the cryogenic corrected infrared Astronomical Satellite (IRAS) telescope // Optical engineering.- 1981. т.20, №2-P. 195-200.

19. Lemke D, Anderegg M., Cesarsky C.J., Clegg R., Emery R., de Graauw Т., Katterloher R.O., Kessler M.F., Shaap H., Swinyard B.M., Tilgner C., Vigroux L., Wolf I. Initial cold ground tests of the ISO satellite payoland // SPIE. vol.2268. - 1994. - P.2-13.

20. Chang Li, Sarven G. SIRTF having Earth orbit mission concept structure design and analysis. // SPIE. vol. 340. - 1990. - P.13-24.

21. Brooks W.F., Manning L.A., Lee I.H., Melugin R.K., Sarver G.L., Hanel R.P. Mission optimization of the Space Infrared Telescope Facility // SPIE. vol.1340. - 1990. -P.2-12.

22. Lee I.H. Thermal performance of a five year lifetime superfluid helium dear for SIRTF // Cryogenics. vol.30. - 1990. - P.l66-172.

23. Space Infrared Telescope Facility //California Institute of Technology, JPL D-12375, Rev. A. august 29, 1995. - P.55.

24. Thronson H.A., Hawarden T.G., Davies J.K., Penny A.J. Matsumoto T. Edison: a new direction for infrared space astronomy // SPIE. vol.2209. -1994. - P.278-290.

25. Hawarden T.G., Thronson H.A., Penny A.J., Bolly J. The Edison Programmer Design the next generation Infrared Space Observatory // SPIE. vol.2478. - 1995. - P.l 1-19.

26. Dohlen L. et al. Optical design of the SPIRE instrument for FIRST // Proc. SPIE. -2000. vol.4013. - P.l 19-128.

27. Nakagawa Т. Astro-F survey as impute catalogues for FIRST // The Promise of FIST symposium. Toledo, 2000 // ESA SP-460. - 2001. - 297p.

28. Jakubowsky A.K., Mohan P., Kapania R.K., Ciysafulli P., Hammerand D. Eight meter UV/visible/IR Space telescope // SPIE. - vol.2478. - 1995. - P.20-34.

29. Grossmann K.U., Offermann D., Barthol P., Trant R. The CRISTA Project // SPIE. -vol. 2209.-1994.-P.50-56.

30. Titus I.S. c.a. Cryogenic infrared radiometric instrumentation for Shuttle // Optical engineering. 1994. - vol.23, №3. - P.314-322.

31. Matsumoto T. Space infrared mission in Japan // SPIE. vol.2268. - 1994. - P. 112-121.

32. Marakami M., Okuda H., Matsumoto Т., Fujii G., Kyoya M. Design of ciyogenic system for IRTS // Cryogenics. vol.29. - 1989. - P.553-557.

33. Elliot D., Hacking P., Schember H. Engineering design of the Wide-Field infrared explorer (WIRE) // SPIE. 1994. - vol.2268. - P.188-195.

34. Kemp J.C., Ames H.O., Esplin R.W., Allred G.D. WIRE instrument description: focal planes, optics and electronics // SPIE. 1994. - vol.2268. - P.56-67.

35. Space infrared telescope facility. Baseline observatory design for a Delta Launch. — Jet Propulsion Laboratory. august 1995 - JPL D - 12375, Rew. A. - P.(TV-1 - IV-5).

36. Dillow C.F., Allen Т.Н., Linfordr M.F. A system for the study of molecular contamination // AIAA Paper, NEW York. 1975. - vol.15. - P.50-54.

37. Hetrick M.A., Papas C.C. Experimental investigation of contamination prevention techniques for a cryogenically cooled telescope in earth orbit // AIAA Paper, New York. -1978.-№78-P. 1619-1624.

38. Palmer K.F., Roux J.A., Wood B.E. Infrared optical properties of solid mixtures of molecular species at 20K // Progress in astronautic and aeronautic. Spacecraft contamination sourses and prevention. New York, London. -1984. - vol.91. - P.333-338.

39. Pipes I.G., Sherrell F.G., Wood B.E., Clark W.L. Ciyocooled optics and contamination // Journal optical engineering, Washington. 1979. - vol.18, №8. - P.620-625.

40. Roux J.A., Smith A.M. Biangular reflectance for an absorbing and isotropical scattering medium // AIAA Journal, New York. 1985. - vol.23, №4. - P.624-628.

41. Roux J.A., Wood B.E. Infrared optical properties of solid monomethil hydrazine, H2O4 and N2H4 at cryogenic temperatures // JOS A, Washington. 1983. - vol.73, №9. -P.1181-1188.

42. Tsujimoto S., Konishi A., Terada N., Kunimoto T. Optical constants and thermal radiative properties of H2O cryodeposits // Cryogenics, London. New York. - 1982. -vol.22, №H.-P.603-607.

43. Tsujimoto S., Konishi A., Terada N. and Kunimoto T. Optical constants and thermal radiative properties of CO2 cryodeposit. // Cryogenics, London. New York. - 1983. -vol.23, №5.-P.251-257.

44. Гришин С.Ф., Гришина Е.Я., Коваленко B.A., Митин Р.В., Чернышенко В.Я. Поглощение теплового излучения слоями сконденсированных газов // Журнал технической физики. 1977. -т.47, №5. - С.1050-1054.

45. Scialdone I.I. Correlation of an optical system degradation with contamination on a optical surface // 8-th Space simulation meeting, Silver Spring, Mariland. 1975. — P.63-72.

46. Smith A.M., Wood B.E. Bidirectional reflectance of H20cryofilms on specular and diffusing surface // AA journal. New York. 1978. - vol.16, №5. - P.510-515.

47. Smith A.M., Wood B.E. Bidirectional reflectance of spcular and diffusing surface contamination with CO2 cryofilm // Progress in Astronautics and aeronautics, New York-London. 1977. - vol.56. -P.157-173.

48. Bareiss L.E., Rantanen R.O., Ress E.B., Leger L.I. Preliminary avaluation of the contaminant environment of the Space Shuttle orbiter // Proceedings of the 8th Space Simulation conference, NASA SP-379. Nov. 1975. - P.275-304.

49. Leger L., Iacobs S. and Ehlers H.K.F. Space Shuttle cjntamination overview // Iournal of the Enviromental sciences. Spt./Oct., 1978. - P.28-33.

50. Muscari I.A. and Westcott P. Optical contamination Evidance from skylab and Gemini Flights // Applied Optics. 1975. - vol.14, №12. -P.2883-2891.

51. Барейсс Л.Э. Метод расчета параметров собственной внешней атмосферы орбитальной станции Спейслэб // Ракетная техника и космонавтика. т. 18, №2. -февр. 1980.-С.97-108.

52. Мунц Э.П., Хенсон М. Продувка инертным газом инфракрасных телескопов для предохранения оптики от загрязнения // Аэрокосмическая техникаю 1985. — т.Зб №5. -С.124-135.

53. Comparque R. Aspiration of a single component gas by penetration of a free jet's shock structure // Comptes Rendus de Г Academic des Sciences. 1969. vol.268A. P.1427-1433.

54. Camparque R. Aerodynamic Separation effects an gas and isotope mixtures induced by invasion of the free jet shock wave structure // Iournal of chemical physics. 1970. -vol.52.-P.1795-1802.

55. Ребров A.K., Чекмарев C.C., Шарафутдинов Р.Г. Влияние разреженности на структуру свободной струи азота // Журнал прикладной математики и технической физики. 1971. — т.1, №1. - С.136-141.

56. Rebrov A. Experimental stady of relaxing bow-density Flows // AIAA. 1977. -vol.51. -P.811-848.

57. Muntz E.P., Hamel B. and Maguire B. Some characteristics of exaust plume rarefation // AIAA Journal. 1970. - vol.8, № 8. - P. 1651-1658.

58. Brook J., and Hamel B. Sferical sours flow with finite back preasure // Physics of fluids. -1972.-vol.15. P.1898-1912.

59. Deglow Т., Muntz E. P. Isotope separation by Jet Background interation // Journal of Applied Optics. -1979. vol.5, № 2,- P.589-594.

60. Meier R.H. Controlled generation and absolute calibration of radiant insidance in low-background test facilities for infrared Space Sensors // Applied optics. 1975. -vol.14, №4.-P. 1021-1028.

61. Meier R. H., Dauger A. B. Low Background large- aperture infrared measurement facility: design consideration // Applied optics. -1978. vol.17, № 22. - P.3541-3546.

62. Richman I., Berman C. R., Shore I. D., Linguist M. C. Spectroradiometric calibration of an infrared sensor evaluation facility // Proceeding of the Application of optical metrology- techniques and measurements. 1983. -vol.416. - P.16-24.

63. Schatzmann R. E. Applied engineering and technology simulated LWIR targets in low optical background // Proceeding of the Application of optical metrology- techniques and measurements. 1983. -vol.416. -P.170-179.

64. Faria F. Overaye K., Petty Ch. Low background testing at Honeyell // Proceeding of the Application of optical metrology- techniques and measurements //, vol.416, session 4 -Radiometrics measurement, P.153-161.

65. Perkes D., Higham D., Thurgood A. Application of а СШ camera system for collimated beam angle measurement // SPIE. 1994. - vol. 2268. - P.218-225.

66. Tansock J., Thurgood A., Esplin Roy. Focus optimization of a cryogenic collimator using interferometric measurement and optical modeling // SPIE. -1994.—vol.2268. P. 196206.

67. Cucchiaro A., Menrist M., Jamar C., Macau J. P. and Ninane N. Cryogenic optical testing in FOCAL- 5 // SPIE. 1989. - vol.1191, - P.13-21.

68. Мирошников M.M., Сотенский М.Г. и др. Оптический термовакуумный комплекс ВК-150 // Отраслевой журнал, сер. XIV. 1983. - вып.1 (47). - С.41-45.

69. McCreight C.R., Fernquist A.R., Pittman R.B. Low background measurements of an infrared astronomical focal plane // Proc. Of the Applic. of optical metrology-techniques and measurements. 1983. - vol.416. - P. 162-170

70. Grangard J.L. Calibration of a system of portable infrared collimator test souses // Proc. of SPIE. Applic. of optical metrology- techniques and measurements П. 1983. -vol.416.-P.179-186.

71. Солнцев Ю.П., Степанов Г.А. Материалы в криогенной технике: Справочник. -JL: Машиностроение. Ленинградское отделение. 1982 г. -312 с.

72. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. — М.: Высшая школа. — 1990. —162 с.

73. Борздыка А.М., Гецов Л.Б. Релаксация напряжения в металлах и сплавах. М.: Металлургия. -1978. -265с.

74. Самогонян А.Я. Волны напряжения в сплошных средах. М.: Изд. МГУ. 1985. -180с.

75. Мелаи Э., Паркус Г. Термоупругие напряжения, вызываемые стационарными температурными полями. — М.: Физматгиз. 1958. - 167с.

76. Сычев В.В. Сложные термодинамические системы. М.: Энергоатомиздат. — 1980.-205с.

77. Румер Ю.Б., Рыбкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. -М.: Наука.-1977.-551с.

78. Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. — Киев: Наукова Думка. 1965. — 204с.

79. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. — М.: Металлургия. 1974. - 351 с.

80. Труэл Р. И др. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М.: Мир. - 1972. - 307с.

81. Такер Д., Ремптон В. Гиперзвук в физике твердого тела. М.: Мир. - 1975. - 453с.

82. Займан Д. Принципы теории твердого тела. М.: Мир. — 1966. - 416с.

83. Ультразвуковые методы исследования дислокации // Под ред. Л.Г.Меркулова Сб. ст. — М.: Издатинлит. 1963. — 375с.

84. Охотин А.С. и др. Модели теплопереноса в конденсированных средах. М.: Наука. - 1990. - 198с.

85. Китгель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука. - 1978. - 791с.

86. Ландау Л., Лифшиц Д. Теоретическая физика, т.9. Статистическая физика — М.:Наука. 1969. - 567с.

87. Берман Р. Теплопроводность твердых тел // Под ред. В.З.Красина. М.: Мир. -1980.-286с.

88. Ландау Л., Лифшиц Д. Механика сплошных сред. М.: Гостехиздат. - 1953. -788с.

89. Физическая акустика. М.: Мир. - 1975. - t.V. - 332с.

90. Беняковский М.А. Расчет температурного поля в теплоизолированном стержне и шаре с учетом конечной скорости распространения тепла // Инженерно-физический журнал. 1975. - т. 28, № 2. - С.372-374.

91. Новацкий В. Вопросы термоупругости. М.: Изд. Академии Наук СССР. - 1962. -364с.

92. Новацкий В. Динамические задачи термоупругости. — М.: Мир. 1970. - 256с.

93. Паркус Г. Неустановившиеся температурные напряжения. М.: Физматгиз. -1963.-252с.

94. Боли Б.А., Уайер Д.Х. Теория температурных напряжений. М.: Мир. - 1979. -380с.

95. Криооптические системы // Отчет ВНЦ ГОИ им.С.И.Вавилова. СПб.: Инв.№2622. - 1993. -156 с.

96. Иванов Ц., Энгельбрехт Ю.К. О моделях термоупругости с учетом конечной скорости распространения тепла // Инженерно-физический журнал. 1978. - т. 35, № 2.-С.344-351.

97. Подстригач Я.С. Обобщенная термомеханика — Киев: Наукова думка. 1976. -280с.

98. Долинский Ф.В., Михайлов М.Н. Краткий курс сопротивления материалов. М.: Высшая школа - 1088. - 431с.

99. Шнырев А.Д. Комплексный стенд для термооптических испытаний // Оптический журнал. 8.- 1990. С.47-51.

100. Coulter D.R. et al. The SIRTF Telescope Test Facility // Proc. SPIE. 1996 - vol.2744 - P.745-750.

101. Кромин С.И., Пильменёв А.Г., Шехтман B.H. Исследование интерферометром пространственного сдвига фазовых искажений световой волны // Тр. Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» Л.: Изд. ГОИ им.С.И.Вавилова. - 1987. - С.149-151.

102. Шехтман В.Н., Родионов А. Ю., Пильменёв А.Г. Реконструкция волнового фронта светового пучка синтезированием сдвиговой интерференционной картины // Оптика и спектроскопия. 1994. - том 76, № 6. - С.988-993.

103. Коломийцов Ю.В. Интерферометры. Основы инженерной теории. Применение. -JI.: Машиностроение. — 1976. — 296с.

104. O'Brien К., Wittebom F. С. Thermal contacts between metal and glass for use at cryogenic temperature // SPIE. 1984. - vol.509. - P.125-132.

105. Настенко И.В. Роль термосопротивления контакта «зеркало-элемент системы охлаждения» в эффективности системы охлаждения зеркала из кремния // Автореферат кандидатской диссертации. Харьков. - 1998. -16 с.

106. Беляева А.И., Сиренко В.А. Криогенные многослойные покрытия. Киев: Наукова думка. - 1991. - 280с.

107. Коваленко А.С. Теория термоупругости. Киев: Наукова думка. - 1970. - 328с.

108. Краус Н. Температурные колебания оболочек // Ракетная техника и космонавтика. -1966.-том 3.-С.46-51.

109. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М.: Изд.Физматлит. 1972. - 720с.