【觀察者網(wǎng) 綜合報道】

大口徑光學反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統(tǒng)的核心元件，其制造技術(shù)水平是衡量一個國家高性能光學系統(tǒng)研制水平的重要標志，對國防安全、國民經(jīng)濟建設(shè)、基礎(chǔ)科研能力和減災具有重要意義。

新華社8月21日報道，探索9年、經(jīng)18個月加工“打磨”，一塊直徑4米、重達1.6噸的“大鏡子”當天在中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱“長春光機所”）通過項目驗收。這是國家重大科研裝備研制項目“4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統(tǒng)”的最新成果。

這不僅標志著我國光學系統(tǒng)先進制造能力達到國際先進水平，也為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅實基礎(chǔ)。

最大單體碳化硅反射鏡

據(jù)了解，長春光機所于今年7月完成了4.03米大口徑碳化硅反射鏡研制，它也是目前為止世界上口徑最大的單體碳化硅反射鏡。

站在4米碳化硅反射鏡旁邊，頓時感覺自己很渺小。反射鏡像一個巨大的圓環(huán)形圓盤，鏡面在燈光的照射下閃閃發(fā)亮。

據(jù)介紹，現(xiàn)代大口徑光學系統(tǒng)均采用反射式結(jié)構(gòu)，其中主鏡口徑直接決定了系統(tǒng)的分辨能力。也就是說，反射鏡口徑越大，望遠鏡越能看得更遠更清晰，在對地觀測、深空探測和天文觀測方面都有重要的意義。如果把這只“瞳孔”裝到望遠鏡里，將極大的提升望遠鏡的分辨率。

《文匯報》稱，未來地面上，將會懸起一面面中國制造的4米碳化硅巨鏡，它們將肩負起采集百億光年外的宇宙信號、監(jiān)測近地空間每塊微小碎片的重任。

不過，反射鏡口徑越大，光學材料和光學加工的難度也呈幾何級上升：當口徑超過一定量級時，會對光學材料和光學加工均帶來巨大的挑戰(zhàn)。

微信公號“中國科普博覽”刊文稱，為了保證望遠鏡的分辨率和成像質(zhì)量，光學系統(tǒng)對反射鏡的面型精度有著苛刻的要求。對于大口徑光學系統(tǒng)而言，這種精度要求不會隨著口徑的增大而降低。以可見光波段觀測的為例，面型精度要求至少在三十分之一以上波長（λ/30，RMS值優(yōu)于20nm），這就好比將4米反射鏡放大到北京市大小，進行土地平整，土地平整度要小于1毫米。如此高的面形精度，對于反射鏡鏡坯材料和光學加工技術(shù)都提出了苛刻要求。

3步 “煉”就4米的“大眼睛”

微信公號“科學大院”刊文稱，大口徑光學反射鏡的制造難度主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學加工等制造工藝環(huán)節(jié)。

制造碳化硅反射鏡的第一步，就是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想能夠?qū)嶋H工程化應(yīng)用，必須達到并保持極高面形精度（RMS值優(yōu)于20nm），而這種高精度面形的保持正是依賴于反射鏡“強健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。

國際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復合材料等。與其他材料相比，碳化硅具有更大的比剛度（E/ρ）和熱穩(wěn)定性(λ/α)，這意味著實現(xiàn)同樣的光學口徑和精度要求時，碳化硅反射鏡具有更小的重量和更優(yōu)的熱穩(wěn)定性，因此碳化硅也成為大口徑反射鏡鏡坯材料中的佼佼者。

不同反射鏡材料的性能對比