隨(suí)著遙感技術迅猛發展,空間相機經曆了從折射式光學係統發展到折反式光學(xué)係統再(zài)到全反射式光學係統發展過程,從而使空間相機具有譜段寬、焦麵穩定以及重量輕等優點。同時,用戶對空間相(xiàng)機性能(néng)也提出了(le)越來越高要求,主要體現:提高相機地麵(miàn)分辨力、實現相機輕量(liàng)化結構實現(xiàn)鏡體一體化設計(jì)。實現這些目標必(bì)須采用高性能反射鏡材料。
  作為反射鏡材料,必須具有較低密度(dù)、較高強度及彈性模量(liàng)、較低膨脹係數(shù)及較高導熱係數。對反射鏡材料研究,主要集(jí)三類材質:金屬材料、玻璃材料(liào)陶瓷材料,其碳化(huà)矽陶瓷材料具有高比剛度、較好(hǎo)熱化學穩定性、較低熱變形係(xì)數且耐空間粒子輻照,通過(guò)特殊製作工(gōng)藝,可(kě)以(yǐ)獲得輕量化結構反射鏡鏡體,同時可取消衛星係(xì)統對反射鏡恒溫係統,大大減(jiǎn)小係統重量。因此,碳化(huà)矽陶(táo)瓷材料被認為現(xiàn)代空間光學係統所需高性能反(fǎn)射鏡首(shǒu)選材料。
  從上世紀八十年代(dài)初開始,美國、俄羅斯、德國、法國等空間(jiān)遙感技術先進國家開始針對應用於空間遙(yáo)感光學係統領(lǐng)域(如高能激光器反射鏡(jìng)空間低溫光學反射鏡)進行碳化矽陶瓷基反(fǎn)射(shè)鏡製造技術研究探索,九(jiǔ)十年代(dài)成功製備出碳化矽陶瓷基反射(shè)鏡並空間(jiān)遙感技術領域開展了一係列實(shí)際應用,現已碳化矽陶瓷材料製備、碳化矽陶瓷基鏡坯製造、研磨拋光(guāng)等專項關鍵技術方麵(miàn)取得了較大進展。美國宇航局采用化學氣相沉積(CVD)法液矽浸滲法(LSI)製備出了直徑為600mm左右(yòu)碳化矽碳/碳化矽材質反射鏡鏡坯,經過精(jīng)拋加工,表麵光潔度達到(dào)2nm,而表麵密度隻有7~9kg/m3。德國IABG研製出直徑為600mm具有輕量化結(jié)構反應燒結碳化矽鏡坯,德國KIS研製出(chū)直徑為360mm碳/碳化矽陶瓷反射鏡,經過精拋加工,表麵光潔度達(dá)到(dào)2nm,麵形(xíng)精度可達較高水準。美國SSG公司研製出直徑為600mm碳化矽反射鏡鏡坯,主鏡重量小於6kg。法國製備直徑為352mm輕型碳化矽反射鏡質量僅為1.7Kg。
  國內(nèi),國建築材料科學研究院最(zuì)早開展了碳化矽陶瓷反射鏡研究工作。"九五"期間,承擔了國家軍工攻關計劃"高性能碳化矽(guī)陶瓷反(fǎn)射鏡材質研究"項目,就高(gāo)性能碳化矽陶瓷反射鏡材質進行了預先(xiān)研究。"十(shí)五"期間,承擔了國家軍工攻(gōng)關計劃"空間光學遙感器用SiC陶瓷反射鏡研製"項目,就(jiù)碳化矽(guī)陶瓷反射鏡一些共性及關鍵技術進行了研究。
  經過(guò)"九五(wǔ)""十五"科技攻關,國建築材料科學研究院高性能(néng)反射(shè)鏡研製方麵尤其大尺寸、複雜形狀碳化(huà)矽陶瓷反射鏡鏡坯製備技術實(shí)用化碳化矽反(fǎn)射鏡製備技術等方麵(miàn)取得了(le)重要技術突破,攻克了高固相含量含碳陶瓷料漿製備技術含碳陶瓷料漿單體聚合(hé)困難問題,實現了含碳陶瓷料漿凝膠注模成型技術(shù),製備(bèi)出了具(jù)有輕量(liàng)化結構600mm口徑碳化矽反射鏡坯(pī)體,開展(zhǎn)了工程尺寸碳化矽陶瓷反(fǎn)射鏡製備技術研究,碳化矽反射鏡鏡坯順(shùn)利通過了驗收級振(zhèn)動試驗考核。另外,開(kāi)展了三維編織CVI C/SiC反射鏡鏡坯(pī)製備技術研究,對大尺寸C纖維預(yù)製體製備、溫度梯度強製流動CVI工藝條件(jiàn)等開展了工作,為製備大尺寸、具有超輕量化結構碳化(huà)矽陶(táo)瓷反射鏡及空間相機用結構件打下了堅實基礎。
  由於高分辨率相機超輕量化(huà)相(xiàng)機應用上,碳化矽陶瓷反射鏡具有明顯優勢,可以肯定地說(shuō),碳化矽陶瓷反射鏡未來高性能反射鏡國際發展(zhǎn)主流。國內用戶對碳化矽陶瓷反射鏡需求也日益迫切,"十一五"期(qī)間已經提出需求口徑超(chāo)過1.5m反(fǎn)射(shè)鏡。
  但是,要使碳(tàn)化矽(guī)陶瓷反射(shè)鏡我國得到廣泛應用,必(bì)須解(jiě)決大尺寸、具有超輕量化結構碳化矽鏡坯製備技術、高致(zhì)密低缺陷(xiàn)碳化矽鏡坯表麵CVD層製(zhì)備技術以及鏡麵(miàn)光學加工技術。隨著這些瓶頸技術解決,必將有力地推動我國(guó)遙感技術快速發展。