Abstract
A study on optimum design of the lightweight mirror of a satellite camera is presented. An optical surface deformation of the lightweight mirror, which is a principal component of the camera system, is an important factor affecting the optical performance of the whole camera system. In this study, optimum design of the lightweight mirror is presented. Total weight of the mirror to reduce the optical surface deformation and the launching cost is used as an objective function. Peak-to-valley value and natural frequency of the mirror are given as constraints to the optimization problem. The sensitivities of the objective function and constraint are calculated by a finite difference method. The optimization procedure is carried out by the commercial optimizer, DOT. As a verification of the optimum design of the mirror, two design examples are treated. In the real application example, the lightweight mirror with 600mm effective diameter is treated. The optimized results with various design variables, which are obtained by considering thickness limitations, are analyzed.
인공위성 카메라에 장착되는 반사경의 경량화 설계를 위해 최적설계법을 적용하였다. 최적설계 과정에서 목적함수로는 카메라가 탑재된 인공위성의 발사비용을 줄이기 위해 반사경의 무게를 최소화하는 것으로 설정하였다. 반사경의 자중에 의한 변형(피크-밸리값) 및 고유진동수의 크기를 제한조건으로 두었다. 최적화 프로그램은 DOT(Design Optimization Tools)를 이용하여 유한차분법으로 설계변수에 따른 목적함수와 제한조건의 민감도를 구하였고 구성한 최적설계 프로그램의 검증을 위해 검증예제를 다루었다. 또한 최적설계로 부터 얻은 결과값으로 부터 반사경의 유한요소모델을 구성하고 유한요소해석 및 광학적 물성치 해석프로그램을 연계한 통합프로그램을 통하여 최적설계 결과 검증을 수행하였다. 최종적으로 위의 최적설계 프로그램을 이용하여 유효직경이 600mm인 반사경을 설계하였다.
