一个镜片一个亿!世界直径最大镜片中国造,未来这领域远超美国

来源:军情快报    关键词:光学, 镜片,    发布时间:2019-07-16

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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。