最近中國航天取得重大進展,中科院旗下長春光機所最近研製一款高精度大口徑碳化硅反射鏡,進展順利今年上半年可以完成精加工,並交付,這款反射鏡口徑高達4.03米,高居世界第一,比世界著名的美國哈珀望遠鏡的2.4米鏡頭,整整大了66%,這款超級反射鏡將應用在中國新型高分衛星上,這顆高分衛星最大的特點是,除了鏡頭特別大,而且軌道高度特別高,在36000公里高空軌道上靜止不動,不像普通光學衛星大多在300-1000公里高度層。
大家都知道,美國哈珀望遠鏡是世界級的標杆,舉世矚目的哈勃太空望遠鏡,反射鏡材料選用了康寧公司的超低膨脹係數石英玻璃,毛坯重量高達828公斤;中科院長春光機所於2013年研製的2.4米碳化硅反射鏡坯,重量僅為420公斤,技術更先進,重量減輕了近一半,而且新近研製成功的4米口徑碳化硅反射鏡,毛坯重量也只有1700公斤但若採用傳統的玻璃材料,4米鏡坯的重量將是碳化硅材料4米鏡坯的3倍以上。
大家都知道,站的高望的遠這是觀測的物理規律,衛星相比人飛機,人員,車輛,軍艦最大的優勢就是高度,衛星軌道在200公里以上的高空,僅僅2個小時就可以繞地球看一圈,敵方嚴格保密的基地,交通中心,戰機,潛艇,船廠等等,甚至包括軍艦,航母,以及導彈發射等等,都可以通過衛星快速獲得信息,即使這些目標都位於敵人的重兵把守區域,這是獨特的優勢,所以世界各個大國都對偵察衛星投入重金。
但是目前偵察衛星有個最大問題,這也是站得高看得遠的反面,這就是,離得近才看得清,長期以來,偵察衛星軌道一般不高,軌道高了,分辨率就差,對關鍵目標就看的不清,情報的質量就大打折扣,所以高分辨率的偵察衛星軌道都不高,軌道不高就有個問題,在太空中,不能任意停留在一個位置盯着某個重要目標或者區域長期觀測,必須按照軌道不停旋轉,對任何一個固定目標或者區域,就存在一個過頂時間和重訪時間,過頂時間一般也很短,一般是幾十分鐘,而且最快的重訪周期也需要2小時,而且太快的重放時間,造成衛星軌道阻力大,壽命短,很多國家就卡住偵察衛星這個死點做文章。
中國這一款高分辨率衛星,打破了世界傳統,成為了當之無愧世界第一靜止軌道第一高分辨率衛星,從理論上來說,如此巨大的鏡頭,可以增加可見光,紅外,遠紅外,還有多光譜設備,可以對地面和海面目標進行持續的跟蹤監視,這是一大創舉,從這個角度來說,中國通過一款衛星研發,同時可以滿足,目標大範圍高精度而且長時間持續偵察以及預警,包括敵方航母編隊,導彈發射都可以做到及時發現一覽無遺。
這款4米直徑的超大型鏡頭,放到靜止軌道後,對地面海面分辨率大體有2.5米,這是一個世界領先的指標,雖然不能看清汽車,但是對大型軍艦,比如航母卻是卓卓有餘,配合中國東風快遞,可以對整個西太平洋以及印度洋做到一覽無遺,一聲令下,就可以迅速擊沉。
這款衛星有如此大的戰略意義,這也是一個當之無愧的世界第一,但是研製並不容易,需要解決大量的技術問題,比如高精度零位檢測精度標定、調整誤差分離、投影畸變校正,最終實現了整個4米直徑鏡片,加工精度優於16納米,除了加工精度高之外,還進行反射鏡鍍膜,可見光至長波紅外全譜段反射率優於95%。
美國人早早提出了類似的項目,要求衛星能夠在靜止軌道以近似直播的監視敵方行動,包括實時的導彈發射和跟蹤,要求衛星視野範圍超過100萬平方公里,凝視視場超過一千萬平方公里,分辨率在2.5-4.5米,對飛毛腿導彈發射實現99%的探測概率,虛驚率要求小於一個月一次,可以對地球表面40%區域保持實時監視,而且每秒1幀提供實時視頻,真正做到了對廣闊戰區實時高分辨直播!
美國和歐洲都有類似的計劃,但是都沒有實質性進展,中國做到了世界第一!