國際在線吉林報道（陳施）：2018年8月21日，由中科院長春光機(jī)所承擔(dān)的國家重大科研裝備研制項目“4米量級高精度SiC非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”在長春通過項目驗收，標(biāo)志著中國大口徑碳化硅非球面光學(xué)反射鏡制造領(lǐng)域的技術(shù)水平已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列。  

4米口徑高精度碳化硅非球面反射鏡【中科院長春光機(jī)所供圖  】

大口徑高精度非球面光學(xué)反射鏡技術(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)。大口徑高精度非球面光學(xué)反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統(tǒng)的核心元件，其制造技術(shù)水平對一個國家的國防安全、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力具有重要意義，也是衡量一個國家高性能光學(xué)系統(tǒng)的研制水平的重要標(biāo)志。此前，中科院長春光機(jī)所完成了4.03米大口徑碳化硅反射鏡研制，是世界上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實基礎(chǔ)。  

項目負(fù)責(zé)人、中科院長春光機(jī)所副所長張學(xué)軍研究員表示，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)，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。  

為打破壟斷，2009年年底，在中科院和財政部的策劃支持下，中科院長春光機(jī)所啟動“4米量級高精度SiC非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”研制項目。張學(xué)軍說，大口徑高精度碳化硅非球面反射鏡制造難度極大，其主要關(guān)鍵技術(shù)瓶頸在于碳化硅材料制備、非球面加工檢測以及高性能改性鍍膜三個方面。  

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，中科院長春光機(jī)所科研團(tuán)隊耗時十余年、經(jīng)歷數(shù)百次實驗探索與工藝驗證，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個納米精度，相當(dāng)于把4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)零點幾毫米，還要求保持穩(wěn)定。”

碳化硅鏡坯研究團(tuán)隊【中科院長春光機(jī)所供圖  】  

然而，長春光機(jī)所研究團(tuán)隊依靠“方向正確”和“自主可控”，來走通這條難度極大的道路?！拔覀冞x擇用最優(yōu)材料碳化硅來解決工程問題，國際上大到直徑1.5米，一開始認(rèn)為風(fēng)險很大，經(jīng)十幾年的時間，我們攻克了技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)，最終把這條路走通了，而且這里涉及到的關(guān)鍵核心裝備，都是我們自己研制的，體現(xiàn)了我們的自主可控?！睆垖W(xué)軍說。  

張學(xué)軍透露，此項目已成功牽引出多項國家重大型號項目，總經(jīng)費近50億元，還將持續(xù)應(yīng)用于空間站多功能光學(xué)設(shè)施、國家重點研發(fā)計劃——“靜止軌道高分辨率輕型成像相機(jī)系統(tǒng)技術(shù)”等一系列國家重大基礎(chǔ)研究和工程項目研制。  

長春光機(jī)所研究人員在查看碳化硅非球面反射鏡的工作狀態(tài)【中科院長春光機(jī)所供圖  】 

此前，國家重大科研裝備驗收專家組給出的驗收意見提到，此項目是我國在大口徑光學(xué)制造領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，形成了大口徑系列反射鏡研制能力，1.5米口徑和2米口徑SiC反射鏡已成功應(yīng)用于國家重大型號任務(wù)，4米口徑SiC反射鏡工程產(chǎn)品即將應(yīng)用于國家地基大型光電系統(tǒng)，也為大口徑光學(xué)系統(tǒng)的研制解決了核心技術(shù)難題。  

據(jù)了解，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。  

編輯：杜偉