返回文章内容

我国高精度大口径天文镜面技术进入世界先进行列


    高精度大口径非球面天文镜面技术是研制大型天文光学望远镜的核心和关键技术。经过近七年的技术攻关,国家天文台南京天文光学技术研究所承担的国家自然科学基金重点项目“高精度大口径天文镜面磨制技术”于2003通过国家自然科学基金委组织的专家验收,及江苏省科技厅组织的专家鉴定,标志着我国高精度大口径天文镜面技术迈上新台阶,进入世界先进行列。

    国家天文台南京天文光学技术研究所是由原南京天文仪器研制中心科研部分和高技术天文镜面实验室组建而成。该所有40多年研制大中型天文光学望远镜和磨制非球面光学镜面的技术基础和科研队伍,为我国研制出2.16米天文望远镜、太阳磁场望远镜、1.26米红外望远镜、13.7米毫米波射电望远镜和光电等高仪等三十多台天文仪器,并正在承担将为世界上大视场兼大口径之最的光谱获取率最高的国家重大科学工程项目¾ 大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)。为了改变我国大口径非球面光学镜面磨制技术长期停留在传统的方法和相对落后的局面,一支以中青年科研骨干为主的研究队伍奋发图强,开展了各种高技术的天文镜面磨制技术的研究和发展。

其中的“高精度大口径天文镜面磨制技术”项目组在国内首先研制出计算机控制的主动抛光盘及采用主动抛光盘的磨镜机,推导出主动抛光盘在加工镜面时的数学模型和各参量之间的关系,并成功地研制出直径450毫米的主动抛光盘(直径越小的抛光盘越难实现),试验磨制出一块直径910毫米,焦比为F/2的抛物面镜,面形精度(均方根值)高于1/30波长。解决了大口径大非球面度镜面磨制中的高频切带难题, 和大口径偏轴非球面镜磨制的难题。

    该项目组还在国内首先发展了柔性支撑磨制超薄镜面的技术和计算机控制的闭环主动光学技术磨制大口径超薄镜面的方法。分别成功地试磨出一块对角1100毫米,厚25毫米的超薄六角形平面镜(已用于国家重大科学工程LAMOST项目的研制中);和模拟4—8米直径镜面的磨制,成功地试磨了一块直径1035毫米,厚26毫米的超薄球面镜,面形精度(均方根值)达到1/27波长。解决了超薄镜面在磨制中的低刚度难题。

    天文学的研究需要口径越来越大的天文光学/红外望远镜,因此要求天文光学镜面的尺寸越来越大,厚度越来越薄,非球面度越来越深,精度越来越高。南京天文光学技术研究所的高精度大口径天文镜面磨制技术的成功不仅使我国的大口径、高精度、大非球面度技术上了一个台阶,进入现代化,成为世界上少数几个掌握这些技术的国家之一,并且为我国天文学在21世纪的振兴和研制口径更大、技术更新颖的望远镜作好了关键技术准备,同时还为我国自己研制口径为30-100米光学/红外望远镜和开展国际合作创造了很好的条件。南京天文光学技术研究所将再接再厉乘胜前进,为争取我国大口径非球面磨制技术实现进一步的跨越式发展做出贡献。