4.03米口径碳化硅反射镜，让宇宙更清晰！

4米碳化硅反射镜绝不仅仅是看着炫目，要想能够实际应用，必须依赖于碳化硅陶瓷镜坯。所以制造碳化硅反射镜的第一个难题，就是将碳化硅粉末烧制成整体的反射镜镜坯。张学军说：“用碳化硅烧制的陶瓷，口径一旦增大，就容易出现内部缺陷而导致开裂，一度被认为无法突破的口径极限是1.5米。”

由于没有经验，第一块镜坯毫无疑问地失败了。还没等张学军看见全貌，团队已经将其敲碎，用破碎的颗粒研究失败原因，张学军说：“在数百个工艺环节中，每一个细小的失误都有可能导致研制失败。”

项目团队顶着巨大压力，反复试验探索与工艺验证，先后突破了消失模制作、凝胶注模成型、无应力反应连接等一系列镜坯制备关键技术，2米、2.4米、3米单体碳化硅镜坯相继研制成功。

在经历了4次失败后，2016年，具有自主知识产权、4.03米碳化硅反射镜坯终于新鲜出炉了。“一次烧结需要五六个月，再加上前期准备，整个过程要1年，5次就是5年。这是一个漫长的过程。”

由“卡片机”变“单反”

镜坯制造完成后，接下来就是漫长的加工流程。“为了保证成像质量，光学系统对反射镜的面型精度有着苛刻的要求：优于20纳米。”张学军打了个比方，这就像对北京市的土地进行平整，要求平整度误差小于1毫米。

伴随着成功而来的，是接踵而至的难题：碳化硅硬度仅次于金刚石，其磨削抛光至纳米表面精度难度极大。从镜坯转变为反射镜，需要靠光学加工、改性和镀膜，不仅国内现有的光学加工设备无法满足要求，国际上也没有可引进的此类装备。

怎么办？自己干！

张学军介绍，长春光机所研制出适用于大口径碳化硅高精度制造的非球面数控加工中心，采用应力盘抛光、磁流变抛光等组合加工技术，在反射镜表面镀制和碳化硅相近的硅改性层，在此基础上进行精抛光，来达到非球面的制造精度、提升加工效率，实现了加工与检测技术自主可控。张学军说：“反射面镀膜的反射率达到95％以上，整体指标达到望远系统的要求，这相当于太空探测拍摄的图片质量，由‘卡片机’升级到加了一个高质量成像镜头的‘单反相机’。”

至此，碳化硅粉末终于变成了直径4.03米、重达1.6吨，高刚度、高面形精度的“大镜子”。

“仅掌握4米反射镜制造工艺，并不算掌握自主核心技术。”张学军说，围绕着大口径反射镜制造的工艺路线，一整套完整的、具有完全自主知识产权的加工、检测装备也同步开发完成，大口径反射镜制造的全部核心技术已经真正掌握在自己手中。

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