2024年11月13日
星期三
可能我们理解的望远镜应该是两片透明的，但实际上大型的望远镜却颠覆了常人的想象，里边的镜片并不是透明的，而是一种有特定光滑平面的材料。反射式大型光学望远镜看的远不远、清不清晰都取决于内部发射镜的口径和光滑程度。世界著名的哈勃望远镜用的镜片就是这种，口径达到了2.4米，最远能观测到距地球134亿光年的宇宙深处。
2018年8月21日，中科院长春光机所研制的口径为4.03米的碳化硅反射镜成功验收，这也标志着我国光学系统制造能力跻身进了国际先进的水平，为我国大口径光电装备跨越升级奠定了基础。有意思的是，为了研磨这个反射镜，长春光机所竟然专门造了一栋楼来加工和存放。造大口径的反射镜究竟有多难？
大口径的光学习通一般都是使用的反射式结构，其中主镜口径直接决定了系统分辨能力，所以这又是这一套系统中最关键也是最难的部分。其实只要当口径超过一定的量，那就会对材料和加工带来相当大的难度。为了能够保障望远镜的分辨率和成像质量，光学系统对反射镜面型精度有着非常严苛的要求，精度不能随着口径变大而下降。
口径增大，首先材料就需要保持住固有的稳定性。国际上经常使用的反射镜材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅和金属铍等，而这些材料中碳化硅又是最稳定的，不是说掌握了材料就能造出来。大口径反射镜镜坯工艺和后续的加工技术很长时间都被美、法、德等几个西方国家给垄断。很遗憾，我国在这方面一直都没什么进展。
就是在这样的情况下，我国中科院长春光机所利用十多年的时间，通过不断的钻研，终于在2016年研制出了自己的，世界上最大口径的4.03米碳化硅反射镜坯。但这并不算完，后续的道路依旧是充满各种挑战，首先还需要攻克因为大面积带来的材料加工问题。这就需要一种新的加工工艺来打磨碳化硅。
长春光机所利用一些已经掌握的技术组合，通过计算机掌控，成功实现将制造精度和效率提高，最终完成了4米口径非球面反射镜的高精度光学加工。至于材料本身的缺陷上也做了优化，实现在反射镜表面镀制反射增强膜，反射率达到了光学系统要求。
这种大口径的反射镜片可以在很多地方使用，像侦察卫星、地面光学测控设备等。尤其是在侦察卫星上的运用，可以一举超越美国，让中国大型战略武器更加具有威慑力。这种镜片的成本可以说非常贵，4米直径的价格在1亿人民币左右，我国也算是摆脱了花大价钱进口小口径反射镜的尴尬局面。
新闻链接：http://www.laserfair.com/peitao/201907/16/63870.html （激光制造网）
延伸阅读：【新华社】追光者——“长光人”的报国故事 （中科院长春光机所）
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