我國(guó)成功研制大口徑單體sic反射鏡

據(jù)最新消息顯示，2018年8月21日，中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研制的4.03米大口徑碳化硅反射鏡成功通過(guò)驗(yàn)收。這一振奮人心的消息不脛而走，厲害了我的國(guó)，天文望遠(yuǎn)鏡廠(chǎng)家分析了解，這也是公開(kāi)報(bào)道的世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡。這一成果標(biāo)志我國(guó)光學(xué)系統(tǒng)制造能力躋身國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)大口徑光電裝備跨越升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.首先了解一下，造大口徑反射鏡 為什么這么難？

現(xiàn)代大口徑光學(xué)系統(tǒng)均采用反射式結(jié)構(gòu)，其中主鏡口徑直接決定了系統(tǒng)的分辨能力，同時(shí)也是系統(tǒng)中制造難度最大的核心關(guān)鍵；當(dāng)口徑超過(guò)一定量級(jí)時(shí)，會(huì)對(duì)光學(xué)材料和光學(xué)加工均帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

為了保證望遠(yuǎn)鏡的分辨率和成像質(zhì)量，光學(xué)系統(tǒng)對(duì)反射鏡的面型精度有著苛刻的要求。對(duì)于大口徑光學(xué)系統(tǒng)而言，這種精度要求不會(huì)隨著口徑的增大而降低。

以可見(jiàn)光波段觀(guān)測(cè)的為例，面型精度要求至少在三十分之一以上波長(zhǎng)（λ/30，RMS值優(yōu)于20nm），4米反射鏡放大到北京市大小，進(jìn)行土地平整，土地平整度要小于1毫米。如此這就好比將高的面形精度，對(duì)于反射鏡鏡坯材料和光學(xué)加工技術(shù)都提出了苛刻要求。

2.口徑?jīng)Q定觀(guān)測(cè)極限

自1609年伽利略發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡以來(lái)，無(wú)論是從地面仰望星空，還是從空間俯瞰大地、縱觀(guān)寰宇，想要使光學(xué)系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)能力不斷提升，都離不開(kāi)一個(gè)關(guān)鍵——口徑。

基于幾何光學(xué)中的瑞利判據(jù)可知，在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中，能夠分辨兩個(gè)相鄰物像的極限分辨角(θ)越小，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率就越高，而極限分辨角是由光的波長(zhǎng)(λ)和主反射鏡的直徑(D)決定的，因此，為了提高光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率，對(duì)更大口徑主反射鏡的需求是無(wú)止境的。

從天文觀(guān)測(cè)（深空探測(cè)）到空間對(duì)地觀(guān)測(cè)，大口徑望遠(yuǎn)鏡自誕生以來(lái)就不斷拓展著人類(lèi)觀(guān)測(cè)的極限。