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我国光学系统4米量级反射镜将实现应用

发布时间:2018-11-29 11:40

     

  前了一直久,由长春景机所负担的国度严重科研设备研制名目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制作体系”经由过程名目验收。这是公然报导的天下上最年夜口径碳化硅单体反射镜。该效果的获患上,也标记着我国光学体系制作威力跻身国内进步前辈程度,为我国年夜口径光电设备逾越晋级奠基了松软根基。

  这个直径4米、重达1.6吨的“年夜镜子”如同一个硕年夜的环形圆盘——若是把它装到千里镜里,将极年夜晋升其辨别率。

  “古代年夜口径光学体系均采纳反射式构造,个中主镜口径间接决议了体系的辨别威力,口径越年夜,光学千里镜的辨别率以及精度就越高。”4米碳化硅反射镜名目验收专家、中国工程院院士姜会林说。

  造年夜口径反射镜,实属了一直容易。“反射镜口径的下限取决于制作加工威力。同时,为了包管千里镜的辨别率以及成像品质,反射镜必需具备无比高的面型精度。”长春景机所副长处张学军引见,以可见光波段了一直雅察为例,面型精度请求最少在1/30以上波长,这就比如将4米反射镜缩小到一个都会巨细,举行地皮平坦,并请求西北角以及东南角的高下差在正负零点几毫米之内,地皮平坦度要小于1毫米。这对于反射镜镜坯质料以及光学加工手艺都提出了极其严苛的请求。

  对于反射镜镜坯而言,质料的比刚度以及热稳固性必需尽能够年夜,如许跟着口径的增年夜,质料的刚性仍旧能够包管面型的稳固,受热情况影响较小,而且无利于加重体系分量。

  国内上经常使用的反射镜镜坯质料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金属铍等,碳化硅以其优秀的比刚度以及热稳固性成了反射镜备选质料的骄子。

  碳化硅尽管功能低劣、导热快、受热变形小,但比起微晶玻璃等其余原质料,其制作难度也更年夜——碳化硅自己属于陶瓷,口径一旦增年夜,烧结很轻易涌现裂纹以至破裂,一度被以为没法打破1.5米的口径极限。

  “年夜口径反射镜镜坯制作以及反射镜加工手艺了一直停被多数东方国度主宰,我国一直了一直具有自立制作4米量级年夜口径反射镜的威力。”张学军坦言。为突破把持,20世纪90年月末,长春景机所就已经结构光学级碳化硅陶瓷质料研讨。团队耗时10余年、经验数百次试验探究与工艺验证,前后打破1米、2米口径碳化硅反射镜镜坯,终究在2016年景功研制出4米口径碳化硅镜坯。

  镜坯有了,但碳化硅极高的硬度也给加工方式带来新应战。另外,碳化硅在光学粗抛光后名义有渺小缺点,这会影响反射率等光学功能,是以须要经由过程后续工艺革新名义特征。

  名目组应用计较机管制光学名义成形手艺,经由过程采纳“应力盘”抛光、磁流变抛光等组合加工手艺,年夜幅度进步了非球面的制作精度以及效力;同时采纳摆臂表面仪检测、光学零位抵偿干预干与丈量等进步前辈检测手艺,完成对于4米反射镜的原位检测。终究,通过精抛光的反射镜镀膜后反射率到达95%以上,具有工程化利用前提,完成了4米年夜口径非球面反射镜的高精度光学加工。

  “仅仅主宰4米反射镜制作工艺,并了一直算自立主宰外围手艺。”张学军说,与加工工艺等同首要的,另有实现4米反射镜制作所需全套制作设备的研发。环抱反射镜研制流程,名目实现了3个子体系、10余套加工检测装备研制,全数来自自立常识产权。

  现在,由长春景机所研发的2米量级口径反射镜已经在理论工程中利用;2022年,在中国空间站的多功效光学办法上,将利用我国自立研制的年夜口径反射镜;在了一直远的未来,4米量级反射镜也将利用在我国新一代光电了一直雅察体系中。





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