1. L'amour et la haine des systèmes à trois miroirs hors axe : performances maximales par rapport aux abysses d'assemblage. Les avantages des systèmes à trois miroirs hors axe sont évidents : ils éliminent l'occlusion centrale, améliorent considérablement la fonction de transfert de modulation (MTF) du système et ont d'excellentes capacités de correction des aberrations. Cependant, pour les ingénieurs d'assemblage, c'est un « adversaire » extrêmement difficile à apprivoiser :
◆ Un cauchemar de degrés de liberté : un système typique à trois miroirs hors axe (miroir primaire, miroir secondaire et miroir tertiaire) possède jusqu'à 18 degrés de liberté spatiaux. Même une légère excentricité, inclinaison ou espacement axial de chaque élément peut se coupler et produire des aberrations superposées complexes.
◆ Transfert de références complexes : L'assemblage traditionnel repose en grande partie sur le transfert de références mécaniques multi-niveaux. Du miroir primaire au miroir secondaire, puis du miroir secondaire au miroir tertiaire, chaque étape de la transition introduit des erreurs accumulées dues à l'usinage et au positionnement répétitif, donnant au processus d'assemblage l'impression d'une « recherche aveugle ».
◆ Dépendance extrême à l'égard de l'expérience et du temps : dans le passé, la convergence d'une charge utile hautes performances obligeait souvent les ingénieurs expérimentés à passer des semaines, voire des mois, à étudier et à déboguer de manière répétée. Dans l’industrie spatiale commerciale d’aujourd’hui, qui exige « une livraison rapide et une production de masse », ce modèle n’est plus viable.
Diagramme de trajet hors axe à trois réflecteurs
2. Solution Zhixing : obtention d'une « réduction dimensionnelle » lors de l'assemblage et du réglage en partageant un CGH de référence commun pour les miroirs primaires et secondaires. Pour éliminer le recours à un transfert de référence complexe dans l'assemblage et l'ajustement traditionnels, Zhixing Optics propose une approche d'ingénierie plus moderne : verrouiller numériquement les poses relatives des miroirs primaires et secondaires au stade de la fabrication à l'aide d'un CGH (Computational Hologram). Nous concevons directement les phases de compensation du miroir primaire (PM) et des miroirs secondaires (TM) sur le même substrat CGH, obtenant des références intégrées pour les deux miroirs grâce à une photolithographie de qualité semi-conducteur.
◆ Transformation logique de 18 dimensions à 6 dimensions : à l'origine, les miroirs primaire, secondaire et TM avaient chacun 6 degrés de liberté, pour un total de 18. Après avoir verrouillé la relation géométrique relative entre les miroirs primaire et TM à l'aide d'un CGH de haute précision, ces 12 degrés de liberté sont « remis à zéro » sur la référence optique. Pour l'assemblage global, la recherche initialement complexe à l'échelle du système est simplifiée en ajustant uniquement la position du miroir secondaire et l'alignement global du système de 6 degrés de liberté.
Schéma du chemin optique CGH à trois miroirs hors axe
◆ Le processus semi-conducteur garantit une précision absolue : grâce à un équipement de photolithographie avancé, la précision de gravure du motif de surface CGH peut atteindre le niveau submicronique. Cela signifie que la précision de position relative entre les trois miroirs principaux est déterminée lors de l'étape de traitement CGH, et que sa stabilité et sa précision dépassent de loin celles de l'outillage mécanique et de la mesure manuelle.
Schéma de principe de la disposition générale du montage hors axe à trois marches arrière CGH
◆ Réduction dimensionnelle de « Assemblage et réglage complexes » à « Détection de forme de surface » : Dans ce mode, le travail d'assemblage et de réglage est simplifié comme suit : tant que les franges de forme de surface du miroir primaire et des trois miroirs sont ajustées simultanément, leurs poses spatiales relatives atteignent automatiquement la valeur de conception théorique. Le processus complexe d'assemblage et de réglage est directement « réduit » à la difficulté de détection de la forme de la surface de deux miroirs.
Les résultats de configuration et de réglage des trois objectifs principaux (gauche : objectif principal, droite : trois objectifs).
3. Pourquoi les vols spatiaux commerciaux ont-ils besoin de cette « certitude » ? Dans l’industrie d’aujourd’hui, où « production de masse » et « rythme rapide » sont les mots clés, l’efficacité constitue le principal avantage concurrentiel :
◆ Éliminer le recours à l'expérience personnelle : les références numériques normalisent le processus d'assemblage et d'ajustement. Tant qu'un ingénieur ordinaire peut lire les franges d'interférence et utiliser CGH, il peut réaliser efficacement des alignements très difficiles qui nécessitaient auparavant des experts de haut niveau.
◆ Cycles de projet rapidement raccourcis : réduire les interférences de 12 degrés de liberté signifie éliminer la plupart des couplages d'erreurs. Le processus d'assemblage et d'ajustement passe de la « recherche désordonnée » à la « convergence directionnelle », raccourcissant le cycle d'assemblage global de quelques semaines à quelques jours.
◆ Adaptation à la cohérence de la production par lots : chaque charge utile de satellite utilise le même ensemble de « modèles principaux » de coordonnées numériques, garantissant un degré élevé de cohérence dans les performances de la charge utile. Il s’agit d’une base technologique solide pour la mise en réseau de constellations à grande échelle dans le cadre des vols spatiaux commerciaux. Conclusion : Dans l’arène compétitive des vols spatiaux commerciaux, ce dont nous avons besoin n’est plus le savoir-faire méticuleux des « œuvres d’art », mais la précision et l’efficacité des « produits industriels ». Zhixing Optics, grâce à sa technologie de référence commune CGH, abaisse les barrières en matière d'assemblage et d'ajustement optiques de précision, accélérant ainsi la réalisation de votre projet grâce à des références numériques. Zhixing Optics aide les systèmes optiques complexes à réaliser un fonctionnement efficace en boucle fermée.
