隨著遙感技術迅猛發展(zhǎn),空間相機經曆了從(cóng)折射式光(guāng)學係統發展到折反(fǎn)式光學係統再到全反(fǎn)射式(shì)光(guāng)學係統發展過(guò)程,從而使空間相機具有譜段寬、焦麵穩定(dìng)以及(jí)重量輕等優點。同時,用戶對空間相機性能也提出(chū)了越來越高要求,主要體現:提高相機地麵(miàn)分辨(biàn)力、實現(xiàn)相機(jī)輕量化結構實現鏡體(tǐ)一體(tǐ)化設計。實現這些目標必須采用高性能反射(shè)鏡材料。
作為反(fǎn)射鏡材料,必(bì)須具有較低密(mì)度、較高強度及彈性模量、較低膨脹(zhàng)係數及較高導熱(rè)係數。對反射鏡材料研究,主要集三類材質:金屬材料、玻璃材料陶(táo)瓷材料,其碳(tàn)化矽陶瓷材料具有高比剛度(dù)、較好熱化學穩定性(xìng)、較低(dī)熱變形係數且耐空間(jiān)粒子輻照(zhào),通過特殊製作工(gōng)藝,可以獲得輕量化結構反射鏡鏡體(tǐ),同時(shí)可(kě)取消衛星係統對反射鏡恒溫係(xì)統,大大減小係統重量。因此,碳(tàn)化(huà)矽陶瓷材料被認為現(xiàn)代空間光學係統所需高(gāo)性能(néng)反射鏡首(shǒu)選材料。
從上世紀八十年代初開(kāi)始,美國、俄羅斯、德國、法(fǎ)國等空間遙感技術先進國家開始針對應用(yòng)於(yú)空間遙感(gǎn)光學(xué)係統領域(如高能激光(guāng)器反射鏡空(kōng)間低(dī)溫(wēn)光學反射鏡)進行碳化矽陶瓷基反射鏡製造技術研究探索,九十年代成功製備出碳化矽陶瓷基反射鏡並空間遙感技術領域開展了(le)一係(xì)列實際應用,現已碳化(huà)矽陶瓷材料製備、碳化矽陶瓷基鏡坯製造、研磨拋光等專項(xiàng)關鍵技術方麵取得了較大進展。美國宇航(háng)局采用化學氣相沉積(CVD)法液矽浸滲法(LSI)製(zhì)備出了直徑為600mm左右碳化矽碳/碳化矽(guī)材質反射鏡鏡坯,經過精拋加工(gōng),表麵光潔度達到2nm,而表麵密度隻有7~9kg/m3。德國IABG研製出直徑為600mm具(jù)有輕量化結構反應燒結碳化矽(guī)鏡坯,德國KIS研製出直(zhí)徑為360mm碳/碳化矽陶瓷反射鏡,經過精拋加工,表麵光潔度達到2nm,麵形精度可達較高水(shuǐ)準。美國SSG公司研製出直(zhí)徑為600mm碳化矽反射鏡鏡坯,主(zhǔ)鏡重量小於6kg。法國製備直徑為352mm輕型碳化矽反射(shè)鏡質量僅為1.7Kg。
國內(nèi),國建築材料科學(xué)研究(jiū)院最早開展了碳化(huà)矽陶(táo)瓷反射鏡研究工作。"九五"期間(jiān),承擔了國(guó)家軍工攻關計劃"高性(xìng)能碳化矽陶瓷反(fǎn)射(shè)鏡材質研究"項目,就高性(xìng)能碳化矽陶瓷(cí)反射鏡材質(zhì)進行了預先研究。"十五"期間,承擔了國家軍工攻關計劃(huá)"空間光學遙感器用(yòng)SiC陶瓷(cí)反射鏡研製"項目,就碳化矽陶瓷反射(shè)鏡一些共性及(jí)關(guān)鍵技術進行了研究。
經過"九五""十(shí)五"科技攻(gōng)關,國建築材料科學研究院高性能反射鏡(jìng)研製方麵尤其大尺寸、複雜形狀碳化矽陶瓷反射鏡鏡坯(pī)製備技術實用化碳(tàn)化矽反射鏡製備技術等方麵(miàn)取得了重要技術突破,攻克了高固相(xiàng)含量含碳陶瓷料漿製(zhì)備技術含碳陶瓷料漿單體聚合困難問題,實現了含(hán)碳陶瓷料漿凝膠注(zhù)模成型技術,製備出了具有(yǒu)輕(qīng)量化結(jié)構600mm口徑(jìng)碳化矽反(fǎn)射鏡坯體,開展了工程尺寸碳化矽陶瓷反射鏡製備技術研究,碳化矽反射鏡鏡坯順利通過了驗(yàn)收級振動試驗考核。另外,開展了三維編織CVI C/SiC反(fǎn)射鏡鏡坯製備技(jì)術(shù)研(yán)究,對大尺寸C纖維預製(zhì)體製備、溫(wēn)度梯度強製流動CVI工藝條件(jiàn)等開展了工(gōng)作,為製備大尺寸、具有(yǒu)超輕(qīng)量化結構碳化矽陶瓷反射鏡及空間相機用結構件打下了(le)堅實基礎。
由於高分辨率相機超輕量化相機應用上,碳化矽陶(táo)瓷反射鏡具有明顯優勢,可(kě)以肯定地說,碳化矽陶瓷反射鏡未來高(gāo)性能反射鏡國際發展主流。國內用戶對碳(tàn)化矽(guī)陶瓷反(fǎn)射鏡需(xū)求也日益迫(pò)切,"十一五"期間已經提出需求口徑超過1.5m反(fǎn)射鏡。
但是,要使碳化矽陶瓷(cí)反射鏡我國得(dé)到廣泛應用,必須(xū)解決大尺寸(cùn)、具有超(chāo)輕量化結構碳化矽鏡坯製備技術、高致密(mì)低缺陷碳化(huà)矽鏡坯表麵CVD層製備技術以及(jí)鏡麵光學(xué)加工技(jì)術。隨著這些瓶頸技術解決,必(bì)將有力地推動我(wǒ)國遙感技術快(kuài)速發展。