面向月面探测的三反射式聚光器设计OA

为解决月面探测与原位资源利用中太阳能收集效率低、聚光系统像差大及能量传输不稳定的问题,开展了三反射式太阳能聚光系统的优化与像差补偿研究。设计了由主镜、双面次镜和快速反射镜(FSM)构成的三反射式聚光光路,提出基于共轭修正的次镜像差补偿方法。引入有效光焦度(EOF)指标,以平衡球差补偿与遮挡损失。利用光线追迹仿真分析焦斑能量分布与像差演化规律,并基于拉格朗日方程建立FSM-光路耦合动力学模型,实现角度补偿控制。研究表明,该系统在主镜球差完全补偿后实现了204×聚光比与准平行光输出。经EOF优化后,有效光能利用率较传统双反射系统提升约15%。FSM补偿控制使追踪角度误差降低至1μrad以内,显著提高了系统的远程能量传输稳定性。三反射式聚光结构与FSM复合控制实现了近距高聚光比与远距平行光输出的协同优化,有效减弱次镜遮挡对焦斑质量的影响。该研究结果对月面长期探测、空间太阳能电站及高温太阳热化学应用具有意义。