國際在線吉林報道（陳施）：2018年8月21日，由中科院長春光機所承擔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，標志著中國大口徑碳化硅非球面光學反射鏡制造領域的技術水平已經(jīng)躋身國際先進行列。  

4米口徑高精度碳化硅非球面反射鏡【中科院長春光機所供圖  】

大口徑高精度非球面光學反射鏡技術是高性能光學系統(tǒng)的核心關鍵技術，也是促進高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測等領域發(fā)展的支撐技術。大口徑高精度非球面光學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，其制造技術水平對一個國家的國防安全、國民經(jīng)濟建設、基礎科研能力具有重要意義，也是衡量一個國家高性能光學系統(tǒng)的研制水平的重要標志。此前，中科院長春光機所完成了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。這一成果標志中國光學系統(tǒng)制造能力躋身國際先進水平，為中國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅實基礎。  

項目負責人、中科院長春光機所副所長張學軍研究員表示，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，其主要關鍵技術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)定性光學反射鏡材料，跟傳統(tǒng)光學玻璃材料相比大幅提升大口徑成像系統(tǒng)性能。張學軍說，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，中科院長春光機所科研團隊耗時十余年、經(jīng)歷數(shù)百次實驗探索與工藝驗證，最終達到極高的精度標準，“對鏡面形狀精度和表面質量極高要求，做到20個納米精度，相當于把4米的反射鏡放大到北京市的面積，進行土地平整，東南角和西北角的高低差要在正負零點幾毫米，還要求保持穩(wěn)定。”

碳化硅鏡坯研究團隊【中科院長春光機所供圖  】  

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

張學軍透露，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)應用于空間站多功能光學設施、國家重點研發(fā)計劃——“靜止軌道高分辨率輕型成像相機系統(tǒng)技術”等一系列國家重大基礎研究和工程項目研制。  

長春光機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制造領域的重大技術突破，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反射鏡已成功應用于國家重大型號任務，4米口徑SiC反射鏡工程產(chǎn)品即將應用于國家地基大型光電系統(tǒng)，也為大口徑光學系統(tǒng)的研制解決了核心技術難題。  

據(jù)了解，2022年，在中國空間站的多功能光學設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用在中國新一代光電觀測系統(tǒng)中。  

編輯：杜偉