我國研制成功世界最大口徑單體碳化硅反射鏡
8月21日,由中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所承擔(dān)的國家重大科研裝備研制項(xiàng)目“4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”通過項(xiàng)目驗(yàn)收,標(biāo)志著中國高性能光學(xué)系統(tǒng)研制水平取得重大突破。
高精度大口徑非球面反射鏡的制造技術(shù)是高性能光學(xué)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技術(shù),也是促進(jìn)高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測等領(lǐng)域發(fā)展的支撐技術(shù)。此前,中國科學(xué)院長春光機(jī)所取得重大技術(shù)突破,完成了4.03米大口徑碳化硅反射鏡研制,這也是公開報(bào)道的世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡。這一成果標(biāo)志中國光學(xué)系統(tǒng)制造能力躋身國際先進(jìn)水平,為中國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張學(xué)軍研究員介紹說:“該項(xiàng)目解決我們國家超大口徑光學(xué)元件從鏡坯的制造到光學(xué)高精度加工檢測到系統(tǒng)鍍膜等等一系列關(guān)鍵技術(shù),形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的裝備和生產(chǎn)能力,解決國家重大戰(zhàn)略需求,同時(shí)引領(lǐng)我國在高精度光學(xué)制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。” 碳化硅陶瓷材料是高穩(wěn)定性光學(xué)反射鏡材料,跟傳統(tǒng)光學(xué)玻璃材料相比大幅提升大口徑成像系統(tǒng)性能。張學(xué)軍說,從碳化硅粉末,到最終變成高剛度、高面形精度的4米反射鏡,中國長春光機(jī)所科研團(tuán)隊(duì)耗時(shí)十余年、經(jīng)歷數(shù)百次實(shí)驗(yàn)探索與工藝驗(yàn)證,最終達(dá)到極高的精度標(biāo)準(zhǔn):“對鏡面形狀精度和表面質(zhì)量極高要求,做到20個(gè)納米精度,相當(dāng)于把四米的反射鏡放大到北京市的面積,進(jìn)行土地平整,東南角和西北角的高低差要在正負(fù)零點(diǎn)幾毫米,還要求保持穩(wěn)定! 4m口徑高精度碳化硅非球面反射鏡 大口徑碳化硅反射鏡制造難度主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學(xué)加工等制造工藝環(huán)節(jié)。目前國際上大口徑碳化硅反射鏡鏡坯制造和反射鏡加工技術(shù)一直被美國、法國、德國等少數(shù)西方國家掌握。張學(xué)軍研究員認(rèn)為,長春光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)最終能夠打破壟斷、走通這條難度極大的道路,靠的是“方向正確”和“自主可控”:“我們選擇用最優(yōu)材料碳化硅來解決工程問題,這條路在國際上最大到1米5直徑,一開始認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)很大,十幾年的時(shí)間,我們的技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)攻克,把這條路走通了,這里涉及到的關(guān)鍵核心裝備,都是咱們自己研制,體現(xiàn)了我們的自主可控! 據(jù)介紹,2022年,在中國空間站的多功能光學(xué)設(shè)施上,將使用中國自主研制的大口徑反射鏡。未來,4米量級反射鏡也將應(yīng)用在中國新一代光電觀測系統(tǒng)中。 |