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长春光机所老中青三代团队历时8年攻关 研制出“千里眼”“角膜

2018-08-29 01:40

  中国科学院长春光机所先进光学与结构材料实验室团队在碳化硅新一代光学材料领域进行长达十几年科研工作。经过8年刻苦攻关,团队于2016年完全自主成功研制4m量级单体碳化硅反射镜坯,超越欧空局Herschel大型红外天文望远镜3.5m口径主反射镜,成为目前业界报道的最大口径碳化硅反射镜坯,而且该镜坯可用于对光学面型精度要求更苛刻的可见光波段,使我国碳化硅光学材料研制技术处于国际领先地位。打破了国外对中国反射镜材料的技术封锁,为我国在空间/地基光学系统研制领域赶超国外先进水平提供了技术支持,对我国国防建设和空间探测与开发事业具有划时代的意义。

  20世纪90年代,团队创始人赵文兴研究员意识到碳化硅陶瓷作为大口径反射镜材料的技术优势,便带领团队毅然决然地从熟悉的光学玻璃研究工作转行从事陶瓷材料制备技术研究,历经近20年的刻苦攻关,成功研制出世界最大口径的碳化硅反射镜坯。

  团队研制的碳化硅反射镜坯口径从厘米级增大至米级,突破了材料配方研究、陶瓷成型和烧结工艺、关键设备研制和维护、坯体的加工与无损检测、材料性能测试等关键性技术。近年来团队向国内其他科研院所和机构提供碳化硅反射镜坯,应用于各型号空间相机、地面光学检测系统及精密导轨等装备。2015年发射成功的我国首颗商用遥感卫星吉林一号就采用了该团队研制的0.7m口径碳化硅反射镜,为推进吉林省航天事业的发展做出应有的贡献。

  团队积极响应“大众创业,万众创新”的号召,开展科研成果转移转化工作。近年来,与长光卫星技术有限公司、中科院南京天文仪器有限公司、潍坊华美精细技术陶瓷股份有限公司等企业进行技术合作,为地方经济建设贡献力量。

  团队创始人赵文兴研究员在光学材料研制领域默默耕耘数十载,始终坚持中国的发展离不开光学,而中国光学的发展离不开光学材料,核心技术必须掌握在手的信念,始终牢记“我是王大珩的学生,不能丢了老师的名声”这句话,带领团队继承和发扬老一辈长光科研工作者不忘初心、勇于创新的精神,踏实做事,甘于奉献,刻苦攻关,用实际行动践行“安、钻、迷”的科学精神。

  在难度空前的4m量级碳化硅反射镜坯制备技术攻关中,加班是常事,甚至多次春节假期,实验室都24小时灯火通明,团队人员与家人的团聚,往往只有午饭和晚饭的短暂时间。从研究到出成果,过程是漫长和枯燥的,研发初期,面临着人员短缺、经费不足的困难,团队中无人要求额外的报酬,也无人要求更多假期作为补偿,团队每个人,都将心血和精力倾注于工作中,无暇顾及个人得失,在2016年3月9日这一天,团队终获成功。团队成功研制出世界最大口径的碳化硅反射镜坯,镜坯直径4.03米,该成果具有完全自主知识产权,标志着我国在大口径碳化硅光学材料制备领域取得里程碑式的进展,填补了国际空白。

  这直径4.03米的碳化硅反射镜坯到底是什么呢?如果把大型光学望远镜比作人类的“千里眼”,那么主反射镜就是这只“千里眼”的核心部件——“角膜”。这个世界最大碳化硅“角膜”分辨率究竟如何呢?拿开创了我国自主研发商用卫星应用先河的“吉林一号”卫星来说,它采用的也是长春光机所研制的碳化硅主反射镜,不过口径只有0.624米,在轨的光学分辨率为0.72米,虽然该分辨率在商用卫星中已属佼佼者,但也仅能分辨出野餐时桌布大小的物体。

  而如果换成我们的4米口径的反射镜,其分辨率将小于0.1米,也许下次野餐时,你桌布上有多少个面包,多少个苹果, 在天空的那只“千里眼”都会一览无余。

  选择碳化硅作为反射镜材料4米口径碳化硅反射镜毛坯重量也只有1700公斤,但若采用传统的玻璃材料,为实现可见光范围内观测,4米镜坯的重量将是碳化硅材料4米镜坯的3倍以上。“这就好比将人们眼镜的玻璃镜片(传统玻璃材料)换成当下流行的隐形树脂镜片(碳化硅材料),大大降低了望远镜的重量,既节约了成本,又增加了望远镜的灵活性,可以说是一举两得。”张舸说。

  现如今,长春光机所先进光学与结构材料研究团队目前有科研人员29人,其中党员7人。团队负责人张舸研究员师承赵文兴老师,用他的话说,虽然赵老师现在退休了,不过还在对大家进行技术上的指导,而自己作为团队的中坚力量也愿意秉承赵老师等老一辈科研人员的精神,继续前行。张舸十几年如一日,全身心投入在碳化硅材料的科技攻关中,工作一丝不苟,踏实做事,用心做人。2016年9月在吉林省直机关举办的“青春建功中国梦——省直机关青年先锋‘创新创效创优’分享会”上,张舸代表碳化硅材料研制项目组在会上分享了团队践行“安、钻、迷”科学精神,攻关碳化硅技术的先进事迹,赢得了吉林省直机关单位青年人的赞誉。好榜样的树立,使得研究室迅速形成“榜样引领,追赶超越”的良好科研创新工作氛围,榜样身上的信念、奉献、创新、坚守、作为、担当的精神,引领和教育着其他职工,极大促进科技创新中心工作。

  张舸说,未来,中科院长春光机所先进光学与结构材料研究团队将继续努力,提前布局学科发展方向,加强科研人员创新能力,为国家的科技事业进步和吉林的转型升级、振兴发展贡献力量。