光学反射镜是空间观测系统的核心组成部分,米级空间相机反射镜是口径大于等于1米的应用于空间相机领域的反射镜。
空间相机搭载于航天器,目的是获取地球、太空信息,可以应用在资源调查、地形测绘、军事侦察等对地观测,以及深空探测、天文观测等领域。随着科技不断进步,空间相机分辨率要求不断提高。空间相机是航天器观测系统的“眼睛”,反射镜是眼睛的“晶状体”或者“角膜”,其口径大小、径厚比、表面质量、材料选择、结构形式等均会影响空间相机的分辨率。
空间相机反射镜的口径越大,成像质量越高,美国哈勃望远镜反射镜口径为2.4米,可以探测134亿光年外宇宙信号。米级空间相机是发展必然趋势,2018年前后,美国空间相机反射镜口径达到3.0米,欧空局空间相机反射镜口径达到3.5米。米级空间相机反射镜口径增大,重量会随之提升,为降低航天器负荷、减轻火箭运载压力,其轻量化发展重要性突出。
直至20世纪末,我国不具备空间相机反射镜自主研制能力,需求依赖进口,由于应用涉及军工领域,被视为战略物资,米级空间相机反射镜被欧美国家禁止出口,我国进口的是1米以下口径的空间相机反射镜。随着我国载人航天产业发展,米级空间相机反射镜需求迫切,21世纪初,中国科学院上海硅酸盐所研制出小于1米的碳化硅反射镜。
根据新思界产业研究中心发布的
《2024-2029年中国米级空间相机反射镜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,21世纪以来,我国航天科技发展迅速,米级空间相机反射镜研制步伐加快。碳化硅具有质量轻、硬度高、比刚度大、耐高温、热稳定性优、耐腐蚀、耐辐照等优点,是制造米级空间相机反射镜的理想材料。2018年,中国科学院长春光机所研制出4.03米碳化硅反射镜,是当时国际上公开报道的口径最大的碳化硅反射镜。
新思界
行业分析人士表示,为保证米级空间相机反射镜的综合性能符合要求,采用的材料在硬度、刚度、抗变形能力等方面要求高,例如碳化硅,其加工难度大;同时随着反射镜口径提高,其工艺控制要求随之提升,例如4米碳化硅反射镜的面型精度需控制在20纳米以下。目前我国是全球少数几个具备米级空间相机反射镜研制能力的国家,技术水平处于领先地位。