文|大国之崛起
近日，据国内媒体报道，中科院长春光机所成功研制出，世界上口径最大（4.03米）的碳化硅单体反射镜。这意味着我国光学系统制造能力已达到世界顶尖水平，这为我国大口径光电装备改造、升级跨入一个新的层次夯实了基础。
口径大小决定光学望远镜的观测距离与分辨率的高低；自从伽利略望远镜现世以来，大口径望远镜就成为天文观测与空间对地观测最终的追求。要知道，口径为2.4米的哈勃太空望远镜，就能观测到距地球134亿光年的宇宙深处；口径为3.67米的AEOS地基望远镜，能探测到近地轨道0.1米大小的碎片；口径超过3米的锁眼12卫星相机，对地分辨率可高达0.1米；从这些例子中我们可以看出口径大小对望远镜的重要之处。
现在世界上主流的大口径光学系统都是使用反射式结构，影响大口径光学系统分辨率的核心是主镜口的核心；但当口径超过一定量级时，光学加工与光学材料在技术上就会面临极大的风险与挑战。因为，为了保证望远镜的成像质量与分辨率，光学系统对反射镜的面型精度有着几乎苛刻的要求，这也是大口径光学系统难造的原因。
中国之所以一直不能自主研制4米量级大口径的反射镜，主要是大口径反射镜镜坯制造技术与反射镜加工技术等，长期被美、法、德为首的少数西方国家管控。无奈之下，中科院长春光机所十年磨一剑，在2016年研制出完全具有自主知识产权，而且还是世界上口径最大的碳化硅反射镜胚。这次中科院长春光机所不仅打破西方技术封锁，还进行技术反超的确让中国出了口恶气。
虽然中科院长春光机所，研制出了4米量级碳化硅镜胚，为研制4米口径反射镜解决了最核心的难题，但后续的材料选用与加工仍有许多问题亟待解决。例如：当反射镜面积增大，碳化硅硬度极高的特性，给反射镜加工的方法带来了新挑战；同时，作为一种陶瓷材料的碳化硅，在光学粗抛光后，表面存在的细微缺陷，会影响反射率等光学性能，所以后续镜面处理相关工艺仍需改进。
为了解决材料加工与镜面材料处理方面的短板，中科院长春光机所通过综合CCOS技术与“应力盘”抛光、磁流变抛光等加工技术，从大大提升非球面的制造精度与效率；同时，中科院长春光机所还采用摆臂轮廓仪检测、光学零位补偿干涉测量等这些先进的检测技术，完成了4米反射镜原位检测的目标；最后才实现了4米大口径非球面反射镜高精度光学加工的研制。
对于镜面材料缺陷的问题，中科院长春光机所运用等离子辅助低温物理气相沉积（PIAD）的方法；首先，在碳化硅反射镜表面镀制Si改性层，然后对反射镜面的面形进行精加工，最后在4米反射镜表面镀制反射增强膜，让镜面的反射率达到光学系统要求。
可以说，中科院长春光机所的成功，是所有工作人员一步步试错、一步步总结、一步步改进的结果。不过世上无难事只怕有心人，皇天终没有负长春光机所工作人员付出的辛勤汗水；中国正是有这样一群脚踏实地、默默奉献的人才会不断给祖国和人民带来奇迹！
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