一個鏡片一個億!世界直徑最大鏡片中國造,未來這領域遠超美國

來源:軍情快報    關鍵詞:光學, 鏡片,    發布時間:2019-07-16

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可能我們理解的望遠鏡應該是兩片透明的,但實際上大型的望遠鏡卻顛覆了常人的想象,里邊的鏡片并不是透明的,而是一種有特定光滑平面的材料。反射式大型光學望遠鏡看的遠不遠、清不清晰都取決于內部發射鏡的口徑和光滑程度。世界著名的哈勃望遠鏡用的鏡片就是這種,口徑達到了2.4米,最遠能觀測到距地球134億光年的宇宙深處。


2018年8月21日,中科院長春光機所研制的口徑為4.03米的碳化硅反射鏡成功驗收,這也標志著我國光學系統制造能力躋身進了國際先進的水平,為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了基礎。有意思的是,為了研磨這個反射鏡,長春光機所竟然專門造了一棟樓來加工和存放。造大口徑的反射鏡究竟有多難?


大口徑的光學習通一般都是使用的反射式結構,其中主鏡口徑直接決定了系統分辨能力,所以這又是這一套系統中最關鍵也是最難的部分。其實只要當口徑超過一定的量,那就會對材料和加工帶來相當大的難度。為了能夠保障望遠鏡的分辨率和成像質量,光學系統對反射鏡面型精度有著非常嚴苛的要求,精度不能隨著口徑變大而下降。


口徑增大,首先材料就需要保持住固有的穩定性。國際上經常使用的反射鏡材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅和金屬鈹等,而這些材料中碳化硅又是最穩定的,不是說掌握了材料就能造出來。大口徑反射鏡鏡坯工藝和后續的加工技術很長時間都被美、法、德等幾個西方國家給壟斷。很遺憾,我國在這方面一直都沒什么進展。


就是在這樣的情況下,我國中科院長春光機所利用十多年的時間,通過不斷的鉆研,終于在2016年研制出了自己的,世界上最大口徑的4.03米碳化硅反射鏡坯。但這并不算完,后續的道路依舊是充滿各種挑戰,首先還需要攻克因為大面積帶來的材料加工問題。這就需要一種新的加工工藝來打磨碳化硅。


長春光機所利用一些已經掌握的技術組合,通過計算機掌控,成功實現將制造精度和效率提高,最終完成了4米口徑非球面反射鏡的高精度光學加工。至于材料本身的缺陷上也做了優化,實現在反射鏡表面鍍制反射增強膜,反射率達到了光學系統要求。


這種大口徑的反射鏡片可以在很多地方使用,像偵察衛星、地面光學測控設備等。尤其是在偵察衛星上的運用,可以一舉超越美國,讓中國大型戰略武器更加具有威懾力。這種鏡片的成本可以說非常貴,4米直徑的價格在1億人民幣左右,我國也算是擺脫了花大價錢進口小口徑反射鏡的尷尬局面。

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