一块直径4米的碳化硅反射镜躺在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称长春光机所）实验室中，闪闪发光。这块看似普通的镜子，却是国防工程中期待已久的技术突破。
其他
【装备课堂】世界最大口径单体碳化硅反射镜诞生记
8月21日，由长春光机所承担的国家重大科研装备研制项目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”通过项目验收。不久的将来，它将在国家地基大型光电系统中发挥作用。
这是目前国际上公开报道的最大口径的高精度碳化硅非球面反射镜，也是我国自主制造出的最大一面反射镜。
口径决定观测极限
自1609年伽利略发明天文望远镜以来，光学系统观测能力的不断提升，离不开一个关键——口径。
项目验收专家、中国工程院院士姜会林表示，反射镜直径越大，光学望远镜的分辨率和精度就越高，尤其是针对运动目标。因此，对更大口径反射镜的需求是无止境的，也是国际竞争的焦点。
哈勃望远镜。
哈勃太空望远镜的口径2.4米，最远观测到距离地球134亿光年的宇宙深处；先进光电望远镜（AEOS）口径3.67米，成功观测到美国哥伦比亚号航天飞机事故的症结所在；锁眼12（KH-12）卫星相机口径超过3米，对地分辨率可达0.1米。
长春光机所副所长张学军告诉《中国科学报》记者，我国以往只能使用直径1米以下的“小镜子”。
十余年攻关
实际上，早在项目立项之前，长春光机所已经选择碳化硅材料为突破方向开始了相关研究，但并不被国际同行看好。碳化硅虽然性能优良，但存在的技术障碍也较大，难以突破1.5米的口径极限。
项目研发团队另辟蹊径，采用了一条过去没人成功过的技术路线，历经数百次实验探索与工艺验证，突破了一系列技术难关，终于完成了4米口径整体碳化硅镜坯。
走一条别人没走过的路，就意味着没有成功经验可借鉴。这块4米口径整体碳化硅镜坯先后失败了4次，第5次才成功。
“一次烧结需要五六个月，再加上前期准备，整个过程要1年，5次就是5年。这是一个漫长的过程。”张学军说。
第一块失败的镜坯张学军没看见全貌，等他赶到时，镜坯团队负责人赵文兴已经将其敲碎，正拿着破碎的颗粒研究失败原因。等到第五次出炉时，赵文兴已经不敢上前查看了……
逼出来的自主创新
1992年张学军博士在读，彼时我国载人航天刚刚立项，急需大口径反射镜。张学军回忆：“当时欧美都不卖，最后从俄罗斯进口了0.6 米直径的碳化硅反射镜。前年我去圣彼得堡访问，他们现在能做到1米直径。”
买不到又必须用，把长春光机所逼上了自主创新这条路。为了打破垄断，20世纪90年代末，他们就已布局光学级碳化硅陶瓷材料研究。
“正是西方国家的技术壁垒和封锁坚定了我们自主创新的决心。国家需求很大，我们没有退路，必须把这条路走通。”张学军说。
张学军表示，大口径高精度非球面光学反射镜是高分辨率空间对地观测、深空探测和天文观测系统的核心元件和支撑技术。验收专家组在验收意见中指出，4米口径碳化硅反射镜工程产品“为空间大口径光学系统的研制解决了核心技术难题”。
据悉，基于该项目成果研制完成的1.5米量级碳化硅非球面反射镜已成功应用于我国高分有效载荷；2米量级反射镜应用于国家大型光电系统项目；4米量级反射镜也即将应用于国家重大工程项目。项目成果还将持续应用于空间站多功能光学设施、国家重点研发计划——“静止轨道高分辨率轻型成像相机系统技术”等一系列国家重大项目。
采用磁流变抛光加工4米反射镜。
《中国科学报》 【2018-08-22 第1版，原题：4米碳化硅反射镜诞生记（原文有删减）】
▋来源：中国科学报
▋监制：邹维荣
▋责编：韩阜业
▋编辑：王晓学