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4.03米口径碳化硅反射镜让宇宙更清晰【亚博登录界面】

企业新闻 / 2021-04-29 02:27

本文摘要:电影《流浪地球》热映,造就了大家对宇宙天体的注目,太空“火了”。在影片结尾,航天员刘培强带着儿子刘启,一起用100mm口径的天文望远镜观测,木星的四颗卫星明晰轮廓。反射镜是高性能光学系统的核心。 中科院长春光机所副所长张学军讲解说道:“如果把望远镜比作观测太空的‘眼睛’,那么反射镜就是眼睛的‘晶状体’。晶状体越大,眼睛的空间分辨率也就越高,需要观测到天体更好的细节。

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电影《流浪地球》热映,造就了大家对宇宙天体的注目,太空“火了”。在影片结尾,航天员刘培强带着儿子刘启,一起用100mm口径的天文望远镜观测,木星的四颗卫星明晰轮廓。反射镜是高性能光学系统的核心。

中科院长春光机所副所长张学军讲解说道:“如果把望远镜比作观测太空的‘眼睛’,那么反射镜就是眼睛的‘晶状体’。晶状体越大,眼睛的空间分辨率也就越高,需要观测到天体更好的细节。”2018年8月,中科院长春光机所已完成4.03米大口径碳化硅反射镜研制并通过竣工验收,这是公开发表报导过的世界上仅次于口径碳化硅单体反射镜。

由此,我国光学系统生产能力挤身国际先进设备水平,再一仍然受制于人。曾多次我们不能“白内障”自1609年伽利略放2020-03-31 文望远镜以来,无论是从地面云彩星空,还是从空间眺望大地、纵观寰宇,想使望远镜的观测能力大大提高,都必不可少一个关键——口径。大望远镜装备对反射镜口径的市场需求没下限,其下限各不相同生产加工能力。

对于口径的“实力”,张学军举例,大名鼎鼎的哈勃太空望远镜口径是2.4米,更远可以观测到距离地球134亿光年的宇宙深处;先进设备光电望远镜口径3.67米,顺利观测到美国哥伦比亚号航天飞机事故的症结所在。20世纪90年代初,我国1米以下口径空间反射镜材料仍然倚赖进口,那时载人航天刚跟上,急需大口径反射镜。张学军回想道:“当时欧美都不卖,最后从俄罗斯进口了0.6米直径的反射镜。”这也是仍然卡住我们脖子的问题——在技术封锁下,我国不能用于直径1米以下的“小镜子”。

“我们也曾尝试向欧美国家出售大口径光学反射镜,不过被他们以‘战略物资’为由拒绝接受了。”张学军透漏。发展大口径碳化硅光学生产技术迫在眉睫。“国家市场需求相当大,我们没后路,必需把这条路回头通。

正是西方国家的技术壁垒和封锁忠诚了我们自主创新的决意。核心技术买不来,一定要回头自律研发的道路!”张学军说道。

四扔告终镜坯买又必需用,把长春光机所逼上了自主创新这条路。为了解决问题技术瓶颈,长春光机所自由选择了一条与国外有所不同的技术路线——搭配碳化硅作为反射镜材料。

碳化硅是生产反射镜的理想材料,其比刚性是玻璃的4倍,某种程度厚度下,外用变形能力比玻璃强劲4倍。“但其制取可玩性极高,所以并不被国际同行寄予厚望。

”张学军坦言。2009年底,长春光机所月启动“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜构建生产系统”项目,开始自律研制大口径高精度非球面反射镜生产系统。4米碳化硅反射镜恨某种程度是看著耀眼,要想要需要实际应用于,必需依赖碳化硅陶瓷镜坯。所以生产碳化硅反射镜的第一个难题,就是将碳化硅粉末烧成成整体的反射镜镜坯。

张学军说道:“用碳化硅烧成的陶瓷,口径一旦减小,就更容易经常出现内部缺失而造成裂开,一度被指出无法突破的口径无限大是1.5米。”由于没经验,第一块镜坯毫无疑问地告终了。

还没有等张学军看到全貌,团队早已将其敲碎,用碎裂的颗粒研究告终原因,张学军说道:“在数百个工艺环节中,每一个细小的犯规都有可能造成研制告终。”项目团队顶着极大压力,重复试验探寻与工艺检验,先后突破了消失模制作、凝胶注模成型、无形变反应相连等一系列镜坯制取关键技术,2米、2.4米、3米单体碳化硅镜坯陆续研制成功。在经历了4次告终后,2016年,具备自律知识产权、4.03米碳化硅反射镜坯再一新鲜出炉了。“一次工件必须五六个月,再行再加前期打算,整个过程要1年,5次就是5年。

这是一个漫长的过程。”由“卡片机”逆“单反”镜坯生产已完成后,接下来就是漫长的加工流程。“为了确保光学质量,光学系统对反射镜的面型精度具有严苛的拒绝:高于20纳米。”张学军打了个比方,这就像对北京市的土地展开平坦,拒绝平整度误差大于1毫米。

预示着顺利而来的,是接踵而至的难题:碳化硅硬度次于金刚石,其磨削打磨至纳米表面精度可玩性很大。从镜坯改变为反射镜,必须靠光学加工、改性和镀膜,不仅国内现有的光学加工设备无法满足要求,国际上也没可引入的此类装备。

怎么办?自己腊!张学军讲解,长春光机所研制出限于于大口径碳化硅高精度生产的非球面数控加工中心,使用形变盘打磨、磁流变打磨等人组加工技术,在反射镜表面镀制和碳化硅相似的硅改性层,在此基础上展开精抛光,来超过非球面的生产精度、提高加工效率,构建了加工与检测技术自律高效率。张学军说道:“反射面镀膜的反射率超过95%以上,整体指标超过望远系统的拒绝,这相等于太空观测摄制的图片质量,由‘卡片机’升级到加了一个高质量光学镜头的‘单反相机’。”自此,碳化硅粉末再一变为了直径4.03米、重达1.6吨,低刚性、低面形精度的“大镜子”。

“仅有掌控4米反射镜生产工艺,并远比掌控自律核心技术。”张学军说道,环绕着大口径反射镜生产的工艺路线,一整套原始的、具备几乎自律知识产权的加工、检测装备也实时研发已完成,大口径反射镜生产的全部核心技术早已确实掌控在自己手中。


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