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中国打破技术壁垒研发巨型光学反射镜 可监控美航母

发布时间:2018-01-18 21:53

     

  1月8日,2017年度国度科学手艺奖励大会在人民大礼堂举行,我国四川成都光电所牵头完成的项目获国度手艺发现奖一等奖(公用项目),这是光电所持续两年折桂该奖项,而拿下国度发现大奖的项目名称有点让人看不懂——“用于对地遥感卫星的先辈空间微布局亚波长薄膜相机手艺”,这里面什么是微布局亚波长薄膜相机?一层薄薄的薄膜能够做相机镜头?并且是在太空中造出一个侦查卫星来?怎样做到的呢。军事专家陈警告诉记者,为了满足高轨道卫星高分辩率对地观测的要求,出格是新一代高机能侦查卫星的需要,美国、俄罗斯、法国和日本等国从上世纪末就起头研究新型光学成像手艺,包罗大口径单体反射镜成像手艺、空间分块可展开反射成像手艺、衍射成像手艺、基于卫星编队的光学干与合成孔径成像手艺和稀少孔径成像手艺等,目前,前三类手艺逐渐走向工程化实施阶段,后两类手艺因为手艺难渡过大,成长较为迟缓,还逗留在尝试室研究阶段。

  图片为我国自行研制的超大尺寸巨型光学反射镜,尺寸达到2.4米级主反射镜。

  但愿通过增大成像镜片的尺寸来看的更清晰更远,目宿世界常见的侦查卫星的轨道高度在400至900千米摆布,此中最强的已美国“锁眼”-12后续卫星经能够实现0.05米级的成像分辩率,但这种卫星的镜头直径2米,整个卫星重达10多吨,其能看到的范畴无限,雷同于“锁眼”-12和“8X”(美军奥秘雷达光学一体侦查卫星)如许的高级大型光学成像侦查卫星虽然能够采用低轨道供给了较高的分辩率,但这也使得常规低轨道光学成像侦查具有卫星重访统一个侦查地域的周期过长、笼盖侦查地区的范畴小等错误谬误。我们以“锁眼”-12的运转周期为91分钟,这现实上等于一颗“锁眼”-12卫星对指定的某个区域侦查过顶时间只要不到2次,除非添加更多卫星,不然地面方针和人员完全能够对卫星侦查实施反侦查和战术规避。

  若是需要成立一个全球监控卫星群,需要几十颗如许的卫星,那样的造价就是个天文数字,只要一种可能性比力高的,法子就是制造一种具备高分辩率的地球同步轨道卫星,正所谓站的高,看的远,地球同步轨道卫星在距离地面36000千米的处所飞翔,理论上在地球外轨道上的三颗等边平均摆设的地球同步轨道侦查卫星就能够实现全球同步侦查,但目前,这种侦查卫星的分辩率前仅为50米级,次要的缘由是“光学镜片”不敷大,成像能力不足,仅仅能在大海上发觉航母这类大型方针,对于我国的要求必定是不敷的,虽然我国是世界上独一具有地球同步轨道侦查卫星的国度,但成长一种能够间接对美军海上航母编队的一举一动,都能实现实况直播的高级成像侦查卫星就显得十分主要了。

  为领会决这一问题,目前,世界列国次要采用大口径单体反射镜成像手艺、空间分块可展开反射成像手艺、衍射成像手艺来处理看不清晰的问题,不外,对于反射成像系统,其反射镜必需颠末镜坯研磨、轻量化、抛光、镀膜等复杂的加工工艺。美、欧等手艺发财国度目前仅能制造3至4米级空间使用的单体反射镜,此中目宿世界最大尺寸的碳化硅反射镜直径为3.5米,它就是法国为欧洲“赫歇尔”红外千里镜制造的主反射镜。但这个不是全体烧结的,而是分块烧制后机械拼接的,其镜片研制成本十分昂扬,我国长春景机地点近年来通过攻关处理了大直径成像光学镜片的加工手艺难关,曾经能够制造4米级的碳化硅主反射镜,并采纳一次性全体烧结成型手艺,其分量仅为“世界第一镜片”的3分之一,而其分辩率将达到空前的1米级,若是一切成功,这种新型地球同步轨道侦查卫星将在五年内升空。等等,这个和上面的薄膜没什么关系吧?对对,阿谁薄膜就更厉害了。

  上世纪90年代以来,美国国防先辈研究项目局(DARPA)起头研制一种衍射光学薄膜手艺,这层薄膜和我们常见的塑料大棚的材质雷同,不外上面有一层层特殊涂层,添加了其强度以及反射成像能力,也就是一种可展开光学薄膜反射镜手艺,配备有这种手艺的卫星入轨后,就像在太空中撑开一个雨伞,以至能够展开直径为20米的衍射光学薄膜,卫星凝望视场跨越一万万平方千米,分辩率高达2.5米,若是制形成40米的“镜片”,就能够实现对航母上飞机和飞翔人员的一举一动实施实况直播,几年前,美军的“莫尔纹”衍射光学薄膜手艺项目起头研制5米口径光学薄膜成像系统的地面道理样机。2013年4月,美国劳伦斯-利弗莫尔国度尝试室向鲍尔公司交付了6块边长约0.8米、面积约0.4平方米的梯形衍射薄膜。随后,鲍尔公司对6块薄膜进行了拼装,制成了主镜1/8扇区的衍射镜片,并开展了光学系统的测试工作,不外,美国人此次慢了。

  2014年,我国成都光电所初次完成了直径400毫米的薄膜千里镜研制,在国内初次实现了直径400毫米的微布局薄膜千里镜宽波段(0.49μm至0.68μm)成像系统的成功研制。目前,中科院光电手艺研究地点科技部地球观测与导航专项——“静止轨道高分辩率轻型成像相机系统手艺”支撑下,获得了庞大手艺冲破,领先美国国防先辈研究项目局接近5年的研制进度,目前,我国先辈薄膜成像光学系统现阶段,正从道理样机研制到工程样机研制过渡,我国打算造2020年前率先完成13米级薄膜成像光学系统研制,2025年之前实现卫星升空。(作者签名:军情视野)





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