光学加工、精密装调

打造超级“太空之眼”重要环节

“材料是一个方面，空间反射镜的光学加工和精密装调是‘太空之眼’诞生的另一个重要方面。”王昀告诉记者，和普通的眼球不同，“太空之眼”的眼球口径达米级，面形精度要求几纳米之内。经过铣磨、研抛、精修和镀膜等多道工序流程，历经机械能、光、声、电化学、化学等多种能量的综合考验后，一个完整、高效、优质的“眼球”宣告诞生。

“近年来，我们开展了详尽的工艺试验和关键技术突破，不仅大大提高了高精尖设备的使用效率，还在部分技术指标上突破了设备的固有极限。我们研制了多块高精度光学元件，如用于大口径干涉仪标准镜的Ф800mm楔形标准透镜，该透镜加工精度达到3纳米，且通过了第三方验证，达到国内最高水平，相当于在4.3平方公里的范围内，将表面的微观起伏度控制在头发丝直径以内。”王小勇解释道。

“眼球”完美成型之后，如何与其他组件协同工作呢？那么，就要经过光学装配与调整，也就是依据运动学原理，通过适当的校正和调节工艺及检测手段，经过清洁、连接、检验、调整、紧固、试验等环节，把“眼球”和相关组件放在正确位置组合联接，最终让它们有机地系统工作并达到设计要求。

“近年来，面对‘太空之眼’产品种类多、研制周期紧、个性化定制、技术指标向国际先进水平看齐等特点，我们开展多项光学系统装调与测试技术的攻关，攻克了计算机辅助装调等十余项关键技术，形成了光学装调自主的核心竞争力。”王昀说，“检测装调效果的一个函数称为质量因子，是装调质量的实际值与理论值之比值，这个值越高说明装调的效果越好，目前508所的相机装调效果最高可达0.95，而国内0.9已属领先。”

折叠或乐高式搭建、扩大整流罩

增大口径和提高分辨率成全球趋势

王小勇介绍，光学反射镜的口径越大，衍射效应越小，意味着光的汇聚能力越强，分辨率就越高。从全球范围来看，空间反射镜的口径发展趋势是越做越大。不过，通过火箭发射上天的空间反射镜，除了不能太重，也要注意自己的尺寸，否则就面临放不进火箭4.5米整流罩中的尴尬。

“大口径的反射镜未来将采用折叠或者在轨重装的方式来研制，前者是将反射镜分割成多块，到达轨道上时跟撑伞一样打开；后者就像搭积木一样在空间中搭建反射镜。这是目前世界各国研发新一代反射镜的第一条路径。508所也在进行这方面的研发和尝试。”王昀表示。

然而，增大口径和提高分辨率必然带来研制难度的加大。比如折叠起来的大口径反射镜在太空中撑开，如何保证它的面形起伏度和发射前一样？如何在太空中检测其面形起伏度？“大镜子”切成几块折叠，再展开如何高精度吻合在一起？如果像搭积木一样地组装，依靠什么仪器来控制？这些都还是未解难题。

“目前是将发射镜调好发射到太空，将来是在太空中调整反射镜。”王小勇表示，发射过程中有强大震动，口径小相对位置改变还在接受范围内，大口径反射镜的相对位置则会改变毫米量级，这意味着精度差出106倍。在地面上，调整反射镜有庞大的厂房和很多人员，而折叠反射镜要在其展开后慢慢地纠正回最高精度。

另一条路径，就是将整流罩空间扩大来搭载大口径反射镜，目前美国正在进行相关研究。“大口径反射镜发射到太空中，由于失重反弹的变形量可达毫米，反射镜就失效了。镜子越大，重力变形影响越大，整个制造难度也在加大。”王小勇表示，两条技术路线均有争议，但同时都在进行试验。