我國研制出4米大口徑碳化硅非球面光學(xué)反射鏡
發(fā)布時間：2022-09-06 1080人看過
探索9年、經(jīng)18個月加工“打磨”，一塊直徑4米、重達1.6噸的“大鏡子”近日在中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所通過項目驗收。這是國家重大科研裝備研制項目“4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”的最新成果，標志著我國大口徑碳化硅非球面光學(xué)反射鏡制造技術(shù)水平已經(jīng)躋身國際先進行列。
自2009年項目立項以來，中科院長春光機所項目負責人張學(xué)軍研究員帶領(lǐng)的研發(fā)團隊經(jīng)多年技術(shù)攻關(guān)，完成了碳化硅鏡坯制備、非球面加工檢測、碳化硅表面改性鍍膜的制造設(shè)備研制與制造工藝研究，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“4米量級高精度碳化硅非球面集成制造平臺”，并依托集成制造平臺完成4米量級高精度碳化硅非球面產(chǎn)品研制。
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，對國防安全、國民經(jīng)濟建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力、先進制造技術(shù)水平具有重要意義。相比傳統(tǒng)光學(xué)玻璃材料，碳化硅以其優(yōu)越的性能，成為國際光學(xué)界公認的高穩(wěn)定性光學(xué)反射鏡材料。此前，國際上公認1.5米是單體碳化硅反射鏡的極限口徑。
一段時間以來，我國大口徑光學(xué)制造技術(shù)與世界先進水平存在較大差距，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)被歐美國家壟斷，發(fā)展大口徑碳化硅光學(xué)制造技術(shù)迫在眉睫。
“當反射鏡口徑超過一定量級，光學(xué)材料和光學(xué)加工都會面臨巨大挑戰(zhàn)。我們把反射鏡口徑做到4米，同時要求面形精度優(yōu)于20納米，這對反射鏡鏡坯材料和光學(xué)加工技術(shù)都提出了苛刻要求。”張學(xué)軍打了個比方：這就像對北京市大小的土地進行平整，并要求平整度誤差小于1毫米。
經(jīng)歷數(shù)百次實驗探索與工藝驗證，項目研發(fā)團隊突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，建立了大口徑碳化硅鏡坯制造平臺，并先后研制成功2米、3米單體碳化硅鏡坯和4米口徑整體碳化硅鏡坯。
“僅掌握4米反射鏡制造工藝，并不算掌握自主核心技術(shù)。”張學(xué)軍告訴記者，研發(fā)團隊現(xiàn)已完成4米反射鏡制造所需全套制造裝備的研發(fā)，全部擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
此前，由中科院長春光機所研發(fā)的許多高端光學(xué)反射鏡已在我國多項重大工程中得到應(yīng)用。專家表示，未來，4米口徑碳化硅反射鏡工程產(chǎn)品即將應(yīng)用于國家地基大型光電系統(tǒng)，也為空間大口徑光學(xué)系統(tǒng)的研制解決了核心技術(shù)難題。
