太陽光模擬器在航天器熱試驗中的應用

在航天器的研發(fā)制造中，熱平衡試驗是驗證熱設計合理性、保障在軌穩(wěn)定的核心環(huán)節(jié)。隨著航天器向復雜構型、深空探測發(fā)展，傳統(tǒng)熱流模擬方法精度不足，而太陽光模擬器因能高保真復現(xiàn)太陽輻照的準直性、均勻性與光譜特性，成為解決熱試驗難題的關鍵設備。下文，紫創(chuàng)測控luminbox將聚焦六大核心試驗場景，詳解太陽光模擬器在航天器熱試驗的應用。

航天器的部件結(jié)構復雜、類型多樣，因此面臨的在軌熱環(huán)境差異顯著，既有溫度區(qū)間的考驗，也有低輻照低溫、光路多次反射聚焦等特殊場景試驗需求。太陽光模擬器可針對性解決航天器不同熱試驗場景的痛點：

一、熱控星熱平衡試驗

熱控星作為航天器熱管理核心，需適配在軌全生命周期熱環(huán)境，試驗需精準還原外熱流。傳統(tǒng)紅外加熱難復現(xiàn)溫度，對衛(wèi)星外露部件溫度模擬偏差大，難反映在軌真實熱狀態(tài)。

太陽光模擬器可精準復現(xiàn)空間太陽輻照特性，通過調(diào)控輻照強度與角度，真實還原熱控星在軌熱環(huán)境，既準確模擬溫度，又匹配外露部件受熱狀態(tài)，為熱設計有效性驗證提供可靠依據(jù)，規(guī)避在軌熱故障風險。

二、星外復雜構型載荷熱平衡試驗

NISAR 衛(wèi)星太陽模擬器熱平衡試驗

星外復雜構型載荷（如網(wǎng)狀天線）因透光、遮擋，在軌時不同部位外熱流差異顯著，易引發(fā)熱變形影響功能。傳統(tǒng)吸收熱流模擬難復現(xiàn)太陽平行光入射特性，導致熱變形驗證可信度低。

太陽光模擬器可精準模擬太陽平行光的均勻性與準直性，復現(xiàn)載荷因透光、遮擋形成的外熱流差異，為熱變形規(guī)律研究提供真實熱環(huán)境，確保熱穩(wěn)定性驗證準確，保障載荷在軌功能。

三、內(nèi)部有多次反射效應的星外載荷熱平衡試驗

相機、空間望遠鏡等光學載荷的遮光罩多為內(nèi)凹結(jié)構，在軌時太陽光經(jīng)多次反射折射形成光路匯聚，導致局部熱聚焦，影響光學元件性能，降低成像質(zhì)量。傳統(tǒng)紅外模擬難復現(xiàn)此效應，存在驗證盲區(qū)。

太陽光模擬器可還原太陽光傳播與反射特性，準確復現(xiàn)光學載荷內(nèi)部多次反射及局部熱聚焦，有效驗證光學元件在復雜熱環(huán)境下的穩(wěn)定性，避免熱致成像精度下降。

四、小天體探測器熱平衡試驗

太陽光模擬器熱平衡試驗

小天體探測器常運行于遠太陽區(qū)域，在軌太陽輻照度僅 0.03~0.04 個太陽常數(shù)，環(huán)境低溫。傳統(tǒng)紅外加熱的背景熱流干擾大，試驗有效性受影響。

太陽光模擬器可精準控制輻照強度，模擬低輻照、低溫在軌環(huán)境，規(guī)避傳統(tǒng)裝置的背景熱流干擾，確保熱設計驗證準確，為探測器低溫適應性與能源管理設計提供可靠數(shù)據(jù)。

五、基于攝影測量的熱變形測量試驗

攝影測量聯(lián)合太陽光模擬器熱試驗工裝示意

航天器結(jié)構的熱變形測量常用非接觸技術，這類技術對光路通暢性要求高，傳統(tǒng)熱流模擬依賴實體加熱裝置，易遮擋光路導致數(shù)據(jù)失真，無法兼顧熱模擬與變形測量。

太陽光模擬器采用無實體遮擋的輻照加熱，可在精準模擬外熱流的同時保障光路通暢，實現(xiàn) “無遮擋模擬 + 精準測量” 協(xié)同，為結(jié)構熱變形高精度測量提供支撐，助力熱穩(wěn)定性優(yōu)化設計。

六、組合熱流模擬熱試驗

地球軌道航天器需承受太陽輻射、地球反照與紅外輻射的綜合作用，單一熱流模擬無法全覆蓋；難滿足大型航天器試驗需求。

組合熱流模擬通過 “太陽光模擬器 + 紅外加熱器” 協(xié)同：前者還原太陽輻照，后者模擬地球反照與紅外輻射，彌補單一手段局限；同時通過規(guī)劃熱流覆蓋，解決光斑問題。試驗中需試驗需處理熱流重疊區(qū)域，避免溫度偏差。

在以上六大航天器熱試驗場景中，太陽光模擬器精準攻克了傳統(tǒng)熱流模擬精度不足、場景適配性差等難題。它通過復現(xiàn)太陽輻照特性、規(guī)避背景熱流干擾、保障測試光路通暢等，為熱設計驗證提供可靠支撐，確保航天器在軌熱穩(wěn)定。隨著深空探測與復雜航天器技術發(fā)展，太陽光模擬器將進一步成為提升試驗效能、推動航天工程進步的關鍵設備。

Luminbox全光譜準直型太陽光模擬器

紫創(chuàng)測控Luminbox全光譜準直型太陽光模擬器為航天器提供高精度老化測試與性能驗證，能精準模擬自然光環(huán)境，支持光譜/ 亮度 / 色溫調(diào)控。

全光譜覆蓋：350nm-1100nm 光譜，貼近自然光權重

高動態(tài)亮度：2 米處 20,000-150,000Lux，滿足 HUD 亮度響應測試

強光抗擾驗證：直射模擬復現(xiàn)圖像模糊/ 重影問題場景

多場景適應：支持日間/ 夜間 / 隧道等光照動態(tài)切換測試

紫創(chuàng)測控Luminbox全光譜準直型太陽光模擬器以精密光學的工程化應用，可有效縮短從基礎研究到工業(yè)驗證的周期，為航天器熱試驗提供可靠的“人工太陽”。將實驗室級創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化能力，助力航空航天、能源材料、環(huán)境技術等領域的技術革新。