针对复杂空间环境下光学遥感器的成像性能模拟测试需求, 设计了一种大动态辐照、高对比度的空间环境模拟系统, 包括太阳模拟器和暗目标模拟器.根据空间太阳光及地表反照光的辐照特性, 采用氙灯电流调节及增加多孔衰减屏法实现太阳模拟器的大范围辐照度可调.通过对材料表面进行散射特性分析, 设计了具有光陷阱结构的暗目标模拟器, 以模拟相机视场内的暗弱观测目标.实验结果表明: 该系统可以出射光斑尺寸为1 000 mm×1 000 mm, 辐照度范围为0.4~1 260 W/m2, 辐照不均匀性可达±4.82%, 暗目标模拟器的消光比可达1×10－7.该装置解决了空间强干扰光背景下暗目标成像性能的定量化测试难题, 为光学遥感器的成像性能检测提供了一个可靠的平台.

为了实际测量、验证光学遥感卫星的杂散光抑制能力, 分析某些特殊卫星的成像轨道和时间特点, 研制了一套基于7维大型机器人的光学遥感卫星杂散光扫描测试系统。根据卫星全年太阳照明几何条件, 通过建立的光束扫描子系统各机构的控制方程构建照明光束的扫描位置、方位角(-90°~+90°)和俯仰角(-29°~+42.5°), 精度分别达到10 mm、0.2°和0.1°。消光子系统采用反射率低于1.5%(400~1 600 nm)的材料和大消光比结构, 极黑目标模拟器消光比可达9.9×10-7。研制的光学遥感卫星杂散光扫描测试系统能够满足目前大部分光学遥感相机的杂散光测试、分析和验证要求。

为模拟大面积空间太阳光辐照环境, 提出一种新型投影式太阳模拟系统设计方法。根据光学扩展量理论分析系统的能量传递过程, 采用4个短弧氙灯阵列作为光源, 设计物方远心投影系统以实现大面积均匀照明。通过Zemax软件模拟仿真及实际系统测量来验证系统设计的合理性。实验结果表明: 太阳模拟器的有效辐照面尺寸为1000 mm×1000 mm, 辐照度可达1263 W/m2, 且辐照面不均匀度优于±4.82%。该研究可为卫星载荷的空间环境实验提供准确可靠的太阳光辐照, 弥补传统大型太阳模拟器体积大、造价高的局限。

为了考察米散射板光学、物理性能以及空间环境适应性,对米散射板的方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)、电阻率等进行了测量和 标定,并对其做了系列空间环境试验。结果表明:米散射板在350～2000 nm波段反射率大于80%,光谱反射率每100 nm差异小于0.024,表现出 较好的光谱平坦性;当光源以天顶角10°～75°照明,并0°探测时, 900 nm波段BRDF平均每度变化小于5.2×10-4, 表现出很好的朗伯性;经检测电阻率≤1012{\\mkern 1mu}Ω·cm,低电阻率可大幅度降低在轨航天环境静电充放电风险;空间环境辐照试验表明, 米散射板具有很好的空间环境稳定性。综上所述,米散射板能够满足静止轨道光学遥感器星上定标需要。

星上定标漫射板双向反射分布函数(BRDF)的测量不确定度直接影响着星上绝对辐射定标的精度。现有的BRDF测量装置难以在 功能和测量精度等方面满足星上定标漫射板BRDF测量的要求,在这样的背景下,建立了BRDF绝对测量系统。 该测量系统以高亮度、高均匀性积分球辐射源为照明光源、高精度串联式六轴机器人和中空分度 盘为BRDF转角主体、宽光谱大动态范围辐射计为光电信号探测单元,通过几何、电子等相关物理 量的高精度溯源及标校,实现了星上定标漫射板BRDF小于1%的测量不确定度。