據(jù)最新消息顯示,2018年8月21日,中科院長春光機(jī)所研制的4.03米大口徑碳化硅反射鏡成功通過驗(yàn)收。這一振奮人心的消息不脛而走,厲害了我的國,天文望遠(yuǎn)鏡廠家分析了解,這也是公開報(bào)道的世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡。這一成果標(biāo)志我國光學(xué)系統(tǒng)制造能力躋身國際先進(jìn)水平,為我國大口徑光電裝備跨越升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1.首先了解一下,造大口徑反射鏡 為什么這么難?
現(xiàn)代大口徑光學(xué)系統(tǒng)均采用反射式結(jié)構(gòu),其中主鏡口徑直接決定了系統(tǒng)的分辨能力,同時(shí)也是系統(tǒng)中制造難度最大的核心關(guān)鍵;當(dāng)口徑超過一定量級(jí)時(shí),會(huì)對(duì)光學(xué)材料和光學(xué)加工均帶來巨大的挑戰(zhàn)。
為了保證望遠(yuǎn)鏡的分辨率和成像質(zhì)量,光學(xué)系統(tǒng)對(duì)反射鏡的面型精度有著苛刻的要求。對(duì)于大口徑光學(xué)系統(tǒng)而言,這種精度要求不會(huì)隨著口徑的增大而降低。
以可見光波段觀測(cè)的為例,面型精度要求至少在三十分之一以上波長(λ/30,RMS值優(yōu)于20nm),4米反射鏡放大到北京市大小,進(jìn)行土地平整,土地平整度要小于1毫米。如此這就好比將高的面形精度,對(duì)于反射鏡鏡坯材料和光學(xué)加工技術(shù)都提出了苛刻要求。
2.口徑?jīng)Q定觀測(cè)極限
自1609年伽利略發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡以來,無論是從地面仰望星空,還是從空間俯瞰大地、縱觀寰宇,想要使光學(xué)系統(tǒng)的觀測(cè)能力不斷提升,都離不開一個(gè)關(guān)鍵——口徑。
基于幾何光學(xué)中的瑞利判據(jù)可知,在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中,能夠分辨兩個(gè)相鄰物像的極限分辨角(θ)越小,光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率就越高,而極限分辨角是由光的波長(λ)和主反射鏡的直徑(D)決定的,因此,為了提高光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的分辨率,對(duì)更大口徑主反射鏡的需求是無止境的。
從天文觀測(cè)(深空探測(cè))到空間對(duì)地觀測(cè),大口徑望遠(yuǎn)鏡自誕生以來就不斷拓展著人類觀測(cè)的極限。
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