擦亮中国“太空之眼” 他说“我们不惧怕任何挑战”

  三十多年来，张学军致力于大口径反射镜的自主研发，从500毫米口径到1米，再到更大口径，张学军带领团队一次次突破极限，让我国的“太空之眼”越来越清晰。

  在中国科学院长春光机所光学制造中心，张学军正仔细查看镜片的抛光情况，他每天都惦记着眼前这个直径2米的大家伙，这就是中国空间站巡天望远镜的主反射镜。

  中国工程院院士、中国科学院长春光机所所长张学军：相当于是人的眼睛一样，要想看到那么高的精度，它要求镜面的精度要达到优于10个纳米。打个比方，如果把这个镜面放大到60公里一个大圆，把土地平完之后去量这个高低差，要控制在±0.3毫米。

  张学军介绍，这也是我国自主研发的大口径反射镜片，有了它，巡天望远镜升空运行之后，将拥有更大视野，给人类带回更广阔的宇宙高清图像，开启人类对于宇宙的崭新认识。要想比别人看得更清、看得更广，就要比别人的眼睛更亮，让我国的“太空之眼”越来越清晰，是张学军三十多年来不懈奋斗的目标之一。

  20世纪90年代初，张学军就参与到500毫米口径非球面反射镜的研发中，那时我国载人航天刚刚起步，急需大口径反射镜，但当时空间反射镜材料一直依赖进口，在技术封锁下，我国只可以使用直径1米以下的“小镜子”。

  张学军：国家需要，你买又买不来，怎么办？就得坚持做，心里面憋着这股劲，要把这个事做好。

  历时十余年，张学军和团队终于研制出具有自主知识产权的3代大口径非球面数控加工设施，有效打破了国外的设备禁运和技术封锁，系列创新成果应用于国家重大任务中，并达到国际先进水平。

  不过，这还远远不足，在航天遥感领域，反射镜的口径越大，观测能力就越强。从2010年起，我国重大专项、天文观测等提出更高分辨率成像需求，光学口径要求达2米甚至更大，这又带来了新的挑战。

  张学军：当时我们500毫米叫大口径，美国玻璃材料反射镜已经能做到8米了，我们仍旧是落后很远。只要有需求，就顶上去解决这一个问题。

  张学军再次迎难而上，本科材料专业的他，敏锐察觉到碳化硅在大口径反射镜领域的应用前景，于是提出研发大口径碳化硅反射镜，但这一想法并不被看好。

  碳化硅硬度仅次于金刚石，是制造反射镜的理想材料，同样厚度下其抗变形力比玻璃强4倍，但制备难度极高，口径一旦增大，就有可能会出现内部缺陷而导致开裂，国际上一度认为无法突破的口径极限是1.5米。然而张学军和团队通过缜密论证，坚持选择了这条别人没有走过的路。

  2009年底，国家立项研制大口径高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统。由于技术难度极大，7年时间里，他们先后烧制了四块镜坯，但都以失败告终。

  张学军：每一次烧结都要一年的时间才能烧出来，但是由于工艺参数没控制好，它裂了。就像蒸一锅馒头，这一锅馒头得蒸一年，你打开一看，碱大了不能吃了，再过一年再蒸一锅，发现碱小了又不能吃。着急，但不能说我们烧不出来了。科研道路上没有捷径，一定要认准方向，要不断地实践，不断坚持才能最后取得突破。

  张学军：这一块当时我们也没有把它扔掉，除了研究它材料性能以外，我们用工程胶把它粘接起来，去验证光学抛光工艺，每一步工作你都学到一些知识，才能不断去改进你的工艺过程。

  顶着巨大压力，张学军带领团队反复试验，终于突破了一系列反射镜制造关键技术，2米、2.4米、3米单体碳化硅反射镜相继研制成功，围绕着大口径反射镜制造的工艺路线，一整套完整的、具有自主知识产权的加工、检测装备也同步开发完成，经过近十年的艰苦攻关，大口径反射镜制造的全部核心技术真正掌握在了我们自己手中。

  张学军：现在大口径碳化硅反射镜这一块，我们不惧怕任何挑战，我们慢慢达到了从跟跑到并跑，再到局部领跑，尺度精度比越来越高。

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