Антенна представляет собой 2х зеркальную оптическую систему, построенную по схеме Кассегрена. Она состоит из главного параболического, и вторичного гиперболического зеркал.
Диаметр главного зеркала составляет 10 метров, что слишком велико для существующих обтекателей ракетоносителей, поэтому конструкция зеркала будет раскладывающейся.
Оно состоит из не раскладываемой центральной части, диаметром 3 метра, и раскрываемой части, состоящей из 24 лепестков.
Ключевые параметры антенны «Миллиметрона» достигаются за счет нескольких оригинальных конструктивных решений:
Данные решения позволят корректировать отклонения положения панелей, связанные с процессом раскрытия, а также искажения поверхности, связанное с температурными и гигроскопическими деформациями.
В сложенном состоянии главное зеркало удерживается двумя фиксирующими кольцами: внутренним и внешним. Кольцо внутренней фиксации расположено на опорной ферме вторичного зеркала и образовано 24 упорами типа "шар-конус". Внешний фиксирующий пояс крепится к каркасу лепестка на том же уровне, что и внутренний. Фиксация выполняется предварительно натянутым тросом, который удерживает все замки между лепестками в закрытом состоянии. После активации пиротехнического устройства трос обрывается и освобождает лепестки для раскрытия.
Концепция раскрытия главного зеркала обсерватории Миллиметрон основана на опыте, полученном в ходе успешной реализации проекта Радиоастрон. Раскрытие лепестков осуществляется путём вращения вдоль одной оси через синхронную систему. Такой подход снижает сложность и повышает точность механизма развертывания. В раскрытом состоянии специальные защелки фиксируют друг с другом лепестки по краям. Одновременно каждый лепесток фиксируется с помощью замка на конце подкоса. Ошибка отклонения положения лепестков главного зеркала после раскрытия составит менее 1 мм от заранее определенной поверхности.
В ходе программы испытаний полномасштабного конструкторско-технологического макета главного зеркала была проверена возможность реализации ряда технических решений, оценена работоспособность системы раскрытия с точки зрения точности и повторяемости, опробована система фиксации лепестков в рабочем и сложенном положении, а также уникальная система весовой разгрузки.
Панели представляют собой трехслойную конструкцию из рабочей обшивки параболической формы, тыльной обшивки, подкрепляющих ребер, а также механических и тепловых интерфейсов. Все составные элементы конструкции выполнены из углепластика M55J/НИИКАМ на основе высокомодульного углеродного волокна и цианат-эфирного связующего. Для обшивок и ребер выбрана квазиизотропная схема армирования. Материал панелей обладает низкой плотностью в сочетании с высокой удельной жесткостью, низким коэффициентом линейного термического расширения, низким влагопоглощением и высокой трещиностойкостью. Для повышения продольной тепловой проводимости конструкции при температурах эксплуатации на тыльную обшивку наносится слой фольги из высокочистой меди толщиной 6 мкм. Выбранное конструктивное решение позволяет изготавливать формостабильные прецизионные панели, обладающие минимальной массой.
Сборка элементов панелей производится посредством склейки криостойким клеем, который также обладает уникальными физико-механическими характеристиками, поскольку должен сохранять работоспособность как при высоких (≈ 100˚С, что обусловлено особенностями технологии изготовления), так и при сверхнизких (ниже -250˚С, согласно условиям эксплуатации) температурах.
Структура панелей (в качестве примера – панель центральной части главного зеркала)
Фото панели центральной части главного зеркала
Технология изготовления панелей основана на методе репликации. Для верификации данного метода изготовлен опытный образец панели центральной части. Измеренная точность отражающей поверхности опытного образца панели составляет 4,2 мкм (среднеквадратическое отклонение). Сравнение точности отражающей поверхности панели с точностью поверхности опытного образца матрицы позволяет утверждать, что точность технологии изготовления панелей выше, чем 1 мкм (среднеквадратическое отклонение), а повторяемость составляет 1 мкм.
Панель центральной части главного зеркала (длина 1,3 м) и карта измеренной поверхности
Панель центральной части главного зеркала (длина 1,3 м) и карта измеренной поверхности
Панель центральной части главного зеркала (длина 1,3 м) и карта измеренной поверхности
Панель центральной части главного зеркала (длина 1,3 м) и карта измеренной поверхности
