探索科研天地 勇攀光学遥感技术新高峰

不懈前行的创新者

上个世纪末期，随着军民应用对遥感技术的不断追求，小视场成像的光学卫星已经难以满足需求。在当时的背景下，国家突出了宽幅高分辨光学遥感的急需，而这恰是当时国际上尚未破解的高分辨与大视场“矛盾”的光学难题。

按照光学设计理论发展程度来讲，西方自80年代已提出可能实现此能力的大视场离轴三反光学方案。90年代中期时，但均因难度大，从未曾在轨实践，所以，任建岳在863-2支持研究基于离轴三反系统实现高分辨率大视场原型样机时，遭受同行大量质疑。

针对“这么难的系统设计不出来，设计出来也做不出来，做出来上天也不好使”的说法，他们将前两点可归为可行性问题，后一点是考虑稳定性问题。大视场离轴三反系统因消除中心遮拦，具有大视场高分辨率成像的优势，，系统从圆镜同轴对称，变为长镜离轴非轴对称结构，如此面目全非的非常规系统确实超出一般研究者的认识范围;即使有过较深理论研究，率先实践也随时面临失败风险。

因国外研究起步不久，国内首次研究，几乎没有任何的借鉴与经验，从系统总体到单元技术几乎都是空白，全部需要攻关研究。但对于任教授团队来说，首当其冲的是如何立足国内的技术条件，确立合理的系统总体方案。

按基于TDI(延时累积积分)成像技术，所流行的美国大像元大F#的思想，及可用的13 μm像元尺寸TDICCD器件设计所流行的美国大像元大F#的思想，整个系统焦距长，相应的主反射镜尺寸大，在当时是无法工程实现的。任建岳针对这一难点，进行了反复得思考与计算，以系统总体最优考虑，突破了当时的思维限制，提出了采用小F数小像元思想，可以在获取同等成像质量的条件下，大大缩小整机尺寸重量，从整个系统上降低研制难度，使得这一技术得以在当时的工程条件下顺利开展。团队以这一系统方案开辟的可行性为基础，经四年多艰苦的努力，基于光机结合的理论研究指导，又先后发明等刚度柔性组合长镜支撑方法，即决了大视场离轴三反系统特有的长条镜反射镜支撑技术。发明共光轴基准装调技术，解决了离轴三反系统的装调难题。2004年，成功完成原型样机全部基础关键单元技术攻关，在国际上最早实现17°视场离轴三反相机原理成像，室内外成像测试证明，该相机达到近理想成像。通过技术鉴定，与会专家一致认为，该原型样机，总体技术达到国际领先水平。

成果丰硕的收获者

2005年，任建岳教授开始以此原型样机为基础的卫星载荷研制。他指出，现代成像器件制作与传统棱镜拼接(长约100mm)技术远不能满足大视场相机需求，而焦面板超长结构尺寸可能拉弯成像光敏面，增大拼接与调焦误差。发明交错拼接设备，解决了大视场相机几万像元的高精度拼接难题，针对长焦面的调焦，需要保持整个长度上高精度的调整一致性，发明了双凸轮调焦机构，首次在轨实现长为0.6米数万像元TDICCD微米精度拼接与调焦。后来又改进机构并发明新设备，改交错拼接为反射镜直线拼接，可以更好的保证成像质量。拼接长度也可以达到1米量级。具备了更大幅宽，更高分辨率的相机成像焦面的研制条件。

在卫星相机的研制中，任建岳通过仿真发现，在轨运动中对地宽幅成像，所产生像移不仅方向改变，卫星侧摆与地球曲率还导致各处像移速度不同。如用常规同速匹配方法，在40︒侧摆与常用8级积分时，边缘传函下降77%，动态像质恶化。因此发明了在轨像移异速分析、改变各片TDICCD行频像速匹配与协调卫星调整偏流角的方法，排除异速造成的片间严重串扰，实现全视场清晰成像。