光之眼
——碳化硅反射鏡

自伽利略制造了世界上第一臺天文望遠鏡，將人類視力首次延伸到了土星的光環以來，人們不斷地改進光學儀器，鏡頭口徑越來越大，以期能看的更遠、更清晰，同時成像方式也從伽利略望遠鏡的折射式演變為反射式。逐漸地，人們不滿足于受大氣影響的地面觀測，將天文望遠鏡發射到外空間，1990年升空的哈勃太空望遠鏡，將人類視野延伸到數十億光年之外的深邃空間。隨著社會發展，災害防控、國防工業、導航通信等領域對大型光電儀器的需求也日益增大。

主反射鏡作為現代大型光學儀器鏡頭中最為核心的零部件，如同人眼的“角膜”，其極限分辨能力和集光能力與口徑大小成正比。同時，主反射鏡的材料性質是其性能的有力支撐。從最初的折射式鏡頭的光學玻璃，到第一代反射式鏡片的鋁合金、銅合金，再到第二代的金屬鈹、ULE、Zerodur，這些材料在力熱性能上或多或少存在短板，因此西方發達國家把目光投向具有優異綜合性能的碳化硅陶瓷。

圖1 裝有2 m碳化硅反射鏡的望遠鏡

中科院長春光機所根據國家重大戰略需求和碳化硅陶瓷材料的發展趨勢，于二十世紀末開始開展碳化硅反射鏡制備技術的研究。團隊創始人趙文興研究員帶領項目組歷經十余年的刻苦攻關，突破了復雜結構碳化硅陶瓷預置體成型、素坯連接、致密化反應燒結等核心技術，先后研制出0.5～2 m量級碳化硅反射鏡，并成功應用于商用遙感、“天問一號”有效載荷、“高分”等型號任務。

為了進一步擴大技術領先優勢，項目組于2009年提出了4 m量級碳化硅反射鏡的研究目標，在其后八年時間里，研究團隊經歷了數百次實驗驗證和四次燒結試驗的失敗，仍堅守“甘坐冷板凳，永不言敗”的科研精神，最終于2016年3月成功研制出第五塊鏡坯，成為世界上最大口徑的碳化硅反射鏡，鏡坯直徑達4.03 m，重量1.7 t。該鏡坯于2018年完成光學加工和鍍膜，其面形精度值和反射率等指標完全滿足用戶要求，目前已應用于工程項目。研究成果在國際光學工程學會SPIE NEWSROOM主頁進行了報告，得到了國際同行的認可，同時相關產品也在長春長光精瓷復合材料有限公司實現了產業化。4 m量級碳化硅反射鏡的成功研制，打破了國外壟斷，標志著我國大口徑光學制造技術躋身國際先進行列，進一步鞏固了我國在光學系統先進制造領域的領先優勢，推動我國新型光學遙感技術實現跨越式發展。

圖2 2 m量級碳化硅反射鏡

圖3 4 m量級碳化硅反射鏡