世界最大口径单体碳化硅反射镜诞生记

作者: 陈欢欢

来源: 中国科学报

发布日期: 2018-08-22 07:55:51

长春光机所成功研制出直径4米的高精度碳化硅非球面反射镜,这是目前国际上公开报道的最大口径的高精度碳化硅非球面反射镜,标志着我国在这一领域的技术突破。该项目历时8年,突破了多项技术难关,形成了具有自主知识产权的集成制造平台,将应用于国家重大工程项目和空间探测等领域。

一块直径4米的碳化硅反射镜躺在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称长春光机所)实验室中,闪闪发光。这块看似普通的镜子,却是国防工程中期待已久的技术突破。8月21日,由长春光机所承担的国家重大科研装备研制项目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”通过项目验收。这是目前国际上公开报道的最大口径的高精度碳化硅非球面反射镜,也是我国自主制造出的最大一面反射镜。

自1609年伽利略发明天文望远镜以来,光学系统观测能力的不断提升,离不开一个关键——口径。项目验收专家、中国工程院院士姜会林表示,反射镜直径越大,光学望远镜的分辨率和精度就越高,尤其是针对运动目标。因此,对更大口径反射镜的需求是无止境的,也是国际竞争的焦点。

在国家对大型光学仪器迫切的战略需求下,2009年底,经中科院和财政部策划支持,长春光机所启动“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”项目,历时8年终于攻克这一技术,完成4米量级高精度碳化硅非球面产品研制,并形成了具有自主知识产权的集成制造平台。

实际上,早在项目立项之前,长春光机所已经选择碳化硅材料为突破方向开始了相关研究,但并不被国际同行看好。项目研发团队另辟蹊径,采用了一条过去没人成功过的技术路线,历经数百次实验探索与工艺验证,突破了一系列技术难关,终于完成了4米口径整体碳化硅镜坯。

1992年张学军博士在读,彼时我国载人航天刚刚立项,急需大口径反射镜。张学军回忆:“当时欧美都不卖,最后从俄罗斯进口了0.6米直径的碳化硅反射镜。前年我去圣彼得堡访问,他们现在能做到1米直径。”买不到又必须用,把长春光机所逼上了自主创新这条路。为了打破垄断,20世纪90年代末,他们就已布局光学级碳化硅陶瓷材料研究。

张学军表示,大口径高精度非球面光学反射镜是高分辨率空间对地观测、深空探测和天文观测系统的核心元件和支撑技术。验收专家组在验收意见中指出,4米口径碳化硅反射镜工程产品“为空间大口径光学系统的研制解决了核心技术难题”。据悉,基于该项目成果研制完成的1.5米量级碳化硅非球面反射镜已成功应用于我国高分有效载荷;2米量级反射镜应用于国家大型光电系统项目;4米量级反射镜也即将应用于国家重大工程项目。

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