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給中國“千里眼”造最大“角膜”：相當于把北京五環內地面平整到高低差小于1毫米
中國神話故事中的能人異士“一目千里”，17世紀伽利略發明第一臺光學望遠鏡探尋宇宙的奧秘……千百年來，人類一直有追逐視覺極限的夢想。
如果把光學望遠鏡比作人類的“千里眼”，那么光學望遠鏡中的主反射鏡就是“角膜”。主反射鏡口徑越大，光學望遠鏡的空間分辨率越高。
把一塊1米口徑的反射鏡安裝到空間相機中，可以在幾百公里的高空看到地面上汽車的輪廓。如果把反射鏡口徑加大到4米，則可以清晰地看到汽車的天窗、后視鏡等。反射鏡口徑為2.4米的哈勃空間望遠鏡，可探測到134億光年外宇宙大爆炸時的宇宙信號。
全世界大大小小的光學望遠鏡的反射鏡中，采用碳化硅材質、口徑最大的那一塊來自中國。
長期以來，各國都將米級及以上口徑反射鏡作為戰略物資。“買不到又必須用，把我們逼上了自主創新這條路。”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）所長張學軍說，這一“逼”竟讓他們制造出了全球最大口徑高精度碳化硅光學反射鏡。
下決心做“全球最大”
“原來碳化硅的性能竟比玻璃好這么多。”1996年，時任長春光機所奧普光學材料事業部主任趙文興在俄羅斯瓦維洛夫國家光學研究院訪問，看到碳化硅反射鏡的那一刻異常振奮，感到“身體中每個細胞都被調動了起來”。
大口徑反射鏡通常采用玻璃、碳化硅、金屬鈹制作，究竟哪個才是最優選擇？20世紀70年代，美國、法國等率先實現了碳化硅反射鏡光學應用。其中，最具代表性的法國BOOSTEC公司，以制造的碳化硅反射鏡應用于蓋亞、赫歇爾、歐幾里德等望遠鏡而聞名。
長春光機所自建所以來一直研究玻璃反射鏡制造。趙文興此行所見的碳化硅反射鏡，其材料綜合性能遠優于玻璃、金屬鈹等，顯然是更適合的材質。然而，碳化硅本身為陶瓷材料，再加上硬度高，僅次于已知最硬的金剛石，用其制造反射鏡難度很大。從俄羅斯回來，他馬上向所領導匯報了相關情況。
由于空間對地觀測的敏感性，我國一度只能從國外購買口徑1米以下的“小鏡子”。科研人員希望早日實現大口徑反射鏡“中國制造”的愿望。
20世紀90年代，我國載人航天工程立項，急需大口徑離軸非球面反射鏡。當時國外斷言：“中國根本加工不出離軸非球面，即使加工出來也組裝不出離軸非球面光學系統。”留學回國不久的張學軍與翁志成、余景池等老一輩科學家，頂住壓力開發了國內首臺光學數控加工機床，并掌握了離軸非球面制造技術，將其應用于反射鏡光學加工。
經過十余年艱苦攻關，2008年，長春光機所團隊研制出我國首套具有自主知識產權的0.7米量級碳化硅反射鏡。當時，世界上應用于可見光望遠鏡的碳化硅反射鏡最大口徑為1.5米量級，由BOOSTEC公司制造。“我們最初的思路是做到米級，先解決有無的問題，并沒想做全球最大。”張學軍說。
然而，國家的重大需求讓科研人員來不及多想。2009年9月，國家重大科研裝備研制項目啟動，張學軍和時任長春光機所光學中心主任高勁松、副主任鄭立功把大家召集到一起，宣布將研發4米碳化硅反射鏡。
“什么？4米！”所有人都明白，這是碳化硅反射鏡口徑的全球之最。
但現實問題是，在國內外相關技術、裝備、經驗基本為零的情況下，把4米碳化硅反射鏡做出來，不僅要突破鏡坯制備、光學加工與檢測、改性與鍍膜等關鍵技術，還要自主設計研發全鏈路集成制造系統，沒有人敢拍胸脯說“一定能成功”。
“我們要發揚老一輩科學家‘敢打敢拼，沒有條件也要創造條件干’的精神，啃下這塊國際上還沒人啃下的‘硬骨頭’。”最后，高勁松、鄭立功帶頭表態，鼓勵大家大膽假設、充分論證，形成了4米碳化硅反射鏡全鏈路制造系統的技術方案。
- 原標題：給中國“千里眼”造最大“角膜”
- 責任編輯: 林鈴錦
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