且说“千里眼”的“角膜”：大型光学望远镜的主反射镜

哈勃主反射镜(2.4m)，左侧为焊接中的样子，右侧为镀膜后的样子

举世瞩目的哈勃太空望远镜，其“角膜”材料选用了康宁公司的超低膨胀系数石英玻璃(ULE)，囗径为2.4米，但重量高达828公斤;中科院长春光机所于2013年研制的2.4米碳化硅反射镜坯，采用背部半封闭结构，重量仅为420公斤，新近研制成功的4米口径碳化硅反射镜毛坯重量也只有1700公斤，但若采用传统的玻璃材料，为实现可见光范围内观测，4米镜坯的重量将是碳化硅材料4米镜坯的3倍以上。

这就好比将人们眼镜的玻璃镜片(传统玻璃材料)换成当下流行的隐形树脂镜片(碳化硅材料)，大大降低了望远镜的重量，既节约了成本，又增加了望远镜的灵活性，可以说是一举两得。

碳化硅材料具备实现大尺寸、轻量化的能力的同时，其良好的热稳定性(λ/α)也是其在这场反射镜材料的“选美比赛”能够胜出的关键。

我们都知道，任何材料在经历冷热变化时都会发生变形，而光学反射镜能够容忍的变形量达到纳米级，比我们头发丝直径的千分之一还要小。因此，作为反射镜材料，拥有“良好的体魄”是至关重要的。

碳化硅的导热系数很高，是传统玻璃材料的近100倍。可以说，与传统玻璃材料相比，热量在碳化硅中传递拥有高铁般的速度。因此采用碳化硅材料制备反射镜，能够最大程度降低镜面上的温度梯度，当环境温度变化时，整个镜体温度能够很快达到一致。

为什么选择背部半封闭轻量化结构？

尽管碳化硅的密度已经足够小，但对于反射镜的“瘦身计划”还远未完成。为进一步降低反射镜的质量，反射镜普遍采用轻量化的结构设计。

不同轻量化结构的碳化硅反射镜坯