4.03米世界最大口徑碳化硅反射鏡

　　央廣網(wǎng)長春8月21日消息（記者劉源源 苑競瑋）國家重大科研裝備研制項目“4m量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”,，今天在長春通過驗收。中科院長春光機所研制的直徑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,。它標志著我國光學(xué)系統(tǒng)先進制造能力達到了國際先進水平；同時為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅實基礎(chǔ),。其核心制造設(shè)備以及制造工藝具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),。

直徑4.03米的碳化硅反射鏡像一個巨大的圓盤，在燈光的照射下閃閃發(fā)光,。如果把這只“大眼睛”裝到望遠鏡里,，將極大提升望遠鏡的分辨率。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,，對國家的國防安全、國民經(jīng)濟建設(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,，要想實現(xiàn)工程化應(yīng)用,，必須達到并保持極高面形精度。它依賴于反射鏡“強健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯,。

目前,，國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,，但對反射鏡的“瘦身”還遠未完成,。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,，長春光機所采用類似“果凍”制品的成型方式，通過一次注模,，實現(xiàn)具有背部半封閉輕量化結(jié)構(gòu)的鏡坯成型,，既避免了實現(xiàn)輕量化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機械加工過程；又進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,、法國,、德國等少數(shù)西方國家掌握。長春光機所研究團隊耗時十余年,、經(jīng)歷數(shù)百次實驗探索與工藝驗證,，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、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的加工,、檢測裝備也同步開發(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)用于國產(chǎn)各型大口徑光電裝備上,。這些裝備將遍及祖國陸地、海洋,、天空,，讓中國的目光更加深邃、視野更加寬廣,。