4.03米世界最大口徑碳化硅反射鏡

　　央廣網(wǎng)長(zhǎng)春8月21日消息（記者劉源源 苑競(jìng)瑋）國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“4m量級(jí)高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”,，今天在長(zhǎng)春通過驗(yàn)收,。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研制的直徑4.03米口徑高精度碳化硅非球面反射鏡,，是目前世界上口徑最大的單體碳化硅反射鏡。它標(biāo)志著我國(guó)光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造能力達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,；同時(shí)為我國(guó)大口徑光電裝備跨越升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其核心制造設(shè)備以及制造工藝具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),。

直徑4.03米的碳化硅反射鏡像一個(gè)巨大的圓盤,，在燈光的照射下閃閃發(fā)光,。如果把這只“大眼睛”裝到望遠(yuǎn)鏡里，將極大提升望遠(yuǎn)鏡的分辨率,。這種大口徑高精度非球面光學(xué)反射鏡,，是高分辨率空間對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)和天文觀測(cè)系統(tǒng)的核心元件,。其制造技術(shù)水平,，對(duì)國(guó)家的國(guó)防安全、國(guó)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(gè)國(guó)家高性能光學(xué)系統(tǒng)的研制水平的重要標(biāo)志。

那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢,？

大口徑光學(xué)反射鏡的制造難度,，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),。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,，我們看一下科研人員是如何化腐朽為神奇的吧,。

制造碳化硅反射鏡第一步，是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯,。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗,，要想實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，必須達(dá)到并保持極高面形精度,。它依賴于反射鏡“強(qiáng)健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯,。

目前，國(guó)際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃,、微晶玻璃,、碳化硅、金屬鈹,，以及碳纖維/碳化硅復(fù)合材料等,。相比其他材料，碳化硅具有更大的比剛度和熱穩(wěn)定性,。這使得在實(shí)現(xiàn)同樣的光學(xué)口徑和精度要求下,，碳化硅反射鏡更輕、熱穩(wěn)定性更優(yōu),。

盡管碳化硅的面密度已經(jīng)足夠小,，但對(duì)反射鏡的“瘦身”還遠(yuǎn)未完成。目前世界上大多數(shù)反射鏡由于制備技術(shù)限制,，均采用開放式的輕量化結(jié)構(gòu),。與它們不同,，長(zhǎng)春光機(jī)所采用類似“果凍”制品的成型方式，通過一次注模,，實(shí)現(xiàn)具有背部半封閉輕量化結(jié)構(gòu)的鏡坯成型,，既避免了實(shí)現(xiàn)輕量化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機(jī)械加工過程；又進(jìn)一步降低了反射鏡的質(zhì)量,、提高了反射鏡的結(jié)構(gòu)剛度,。

成型后的反射鏡鏡坯經(jīng)兩次燒結(jié)后，“大眼睛”的一身“鋼筋鐵骨”就練就好了,。再經(jīng)過光學(xué)加工,、改性和鍍膜等工藝，粗糙的陶瓷坯搖身一變,，成為了一塊反射率達(dá)到95%以上的高精度反射鏡,。

當(dāng)今世界，大口徑反射鏡鏡坯制造和反射鏡加工技術(shù)一直被美國(guó),、法國(guó),、德國(guó)等少數(shù)西方國(guó)家掌握。長(zhǎng)春光機(jī)所研究團(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,，先后突破了1米、2米口徑的碳化硅反射鏡鏡坯,，最終研制出4米口徑碳化硅鏡坯,。圍繞著大口徑反射鏡制造的工藝路線，一整套完整的,、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加工,、檢測(cè)裝備也同步開發(fā)完成，使大口徑反射鏡制造的全部核心技術(shù)真正掌握自己手中,。

未來,，這只“美麗的大眼睛”將越來越多的應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)各型大口徑光電裝備上。這些裝備將遍及祖國(guó)陸地,、海洋、天空,，讓中國(guó)的目光更加深邃,、視野更加寬廣。