我国光学系统制造能力跻身国际先进水平

碳化硅虽然性能优良、导热快、受热变形小，但比起微晶玻璃等其他原材料，其制造难度也更大——碳化硅本身属于陶瓷，口径一旦增大，烧结很容易出现裂纹甚至破碎，一度被认为无法突破1.5米的口径极限。

“大口径反射镜镜坯制造和反射镜加工技术一直被少数西方国家掌握，我国始终不具备自主制造4米量级大口径反射镜的能力。”张学军坦言。为打破垄断，20世纪90年代末，长春光机所就已布局光学级碳化硅陶瓷材料研究。团队耗时10余年、经历数百次实验探索与工艺验证，先后突破1米、2米口径碳化硅反射镜镜坯，终于在2016年成功研制出4米口径碳化硅镜坯。

镜坯有了，但碳化硅极高的硬度也给加工方法带来新挑战。此外，碳化硅在光学粗抛光后表面有细微缺陷，这会影响反射率等光学性能，因此需要通过后续工艺改进表面特性。

项目组运用计算机控制光学表面成形技术，通过采用“应力盘”抛光、磁流变抛光等组合加工技术，大幅度提高了非球面的制造精度和效率；同时采用摆臂轮廓仪检测、光学零位补偿干涉测量等先进检测技术，实现对4米反射镜的原位检测。最终，经过精抛光的反射镜镀膜后反射率达到95%以上，具备工程化应用条件，实现了4米大口径非球面反射镜的高精度光学加工。

“仅仅掌握4米反射镜制造工艺，并不算自主掌握核心技术。”张学军说，与加工工艺同等重要的，还有完成4米反射镜制造所需全套制造装备的研发。围绕反射镜研制流程，项目完成了3个子系统、10余套加工检测设备研制，全部来自自主知识产权。

目前，由长春光机所研发的2米量级口径反射镜已在实际工程中应用；2022年，在中国空间站的多功能光学设施上，将使用我国自主研制的大口径反射镜；在不远的将来，4米量级反射镜也将应用在我国新一代光电观测系统中。