中國粉體網(wǎng)訊  國家重大科研裝備研制項(xiàng)目“4m量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”，8月21日在長春通過驗(yàn)收。中科院長春光機(jī)所研制的直徑4.03米口徑高精度碳化硅非球面反射鏡，是目前世界上口徑最大的單體碳化硅反射鏡。它標(biāo)志著我國光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造能力達(dá)到了國際先進(jìn)水平；同時為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其核心制造設(shè)備以及制造工藝具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

直徑4.03米的碳化硅反射鏡像一個巨大的圓盤，在燈光的照射下閃閃發(fā)光。如果把這只“大眼睛”裝到望遠(yuǎn)鏡里，將極大提升望遠(yuǎn)鏡的分辨率。這種大口徑高精度非球面光學(xué)反射鏡，是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統(tǒng)的核心元件。其制造技術(shù)水平，對國家的國防安全、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力具有重要意義，也是衡量一個國家高性能光學(xué)系統(tǒng)的研制水平的重要標(biāo)志。

那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢？

大口徑光學(xué)反射鏡的制造難度，主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學(xué)加工等制造工藝環(huán)節(jié)。從碳化硅粉末，到最終變成高剛度、高面形精度的4米反射鏡，我們看一下科研人員是如何化腐朽為神奇的吧。

制造碳化硅反射鏡第一步，是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，必須達(dá)到并保持極高面形精度。它依賴于反射鏡“強(qiáng)健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。

目前，國際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復(fù)合材料等。相比其他材料，碳化硅具有更大的比剛度和熱穩(wěn)定性。這使得在實(shí)現(xiàn)同樣的光學(xué)口徑和精度要求下，碳化硅反射鏡更輕、熱穩(wěn)定性更優(yōu)。

盡管碳化硅的面密度已經(jīng)足夠小，但對反射鏡的“瘦身”還遠(yuǎn)未完成。目前世界上大多數(shù)反射鏡由于制備技術(shù)限制，均采用開放式的輕量化結(jié)構(gòu)。與它們不同，長春光機(jī)所采用類似“果凍”制品的成型方式，通過一次注模，實(shí)現(xiàn)具有背部半封閉輕量化結(jié)構(gòu)的鏡坯成型，既避免了實(shí)現(xiàn)輕量化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機(jī)械加工過程；又進(jìn)一步降低了反射鏡的質(zhì)量、提高了反射鏡的結(jié)構(gòu)剛度。

成型后的反射鏡鏡坯經(jīng)兩次燒結(jié)后，“大眼睛”的一身“鋼筋鐵骨”就練就好了。再經(jīng)過光學(xué)加工、改性和鍍膜等工藝，粗糙的陶瓷坯搖身一變，成為了一塊反射率達(dá)到95%以上的高精度反射鏡。

當(dāng)今世界，大口徑反射鏡鏡坯制造和反射鏡加工技術(shù)一直被美國、法國、德國等少數(shù)西方國家掌握。長春光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)耗時十余年、經(jīng)歷數(shù)百次實(shí)驗(yàn)探索與工藝驗(yàn)證，先后突破了1米、2米口徑的碳化硅反射鏡鏡坯，最終研制出4米口徑碳化硅鏡坯。圍繞著大口徑反射鏡制造的工藝路線，一整套完整的、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的加工、檢測裝備也同步開發(fā)完成，使大口徑反射鏡制造的全部核心技術(shù)真正掌握自己手中。

未來，這只“美麗的大眼睛”將越來越多的應(yīng)用于國產(chǎn)各型大口徑光電裝備上。這些裝備將遍及祖國陸地、海洋、天空，讓中國的目光更加深邃、視野更加寬廣。（原標(biāo)題：中科院成功研制4.03米世界最大口徑單體碳化硅反射鏡）

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）