隨著遙感技術迅(xùn)猛發展(zhǎn),空間相機經曆了從折射式光學係統(tǒng)發展到折反式光學係(xì)統再到全反射(shè)式光(guāng)學係統(tǒng)發展(zhǎn)過程,從而使空間相機具有譜段寬、焦麵穩定以及(jí)重量輕等優點。同(tóng)時,用戶對空間相機性能也提出了越來越高要求,主要體現:提高相(xiàng)機地麵分辨力、實現相機(jī)輕量化結(jié)構實現鏡體一體化設計。實現這些目標必須采用高性能反(fǎn)射鏡材料。
  作為反射(shè)鏡(jìng)材料,必須具(jù)有較低密度、較高強度及彈性模量、較低膨脹係數及(jí)較高導熱係數。對反射鏡材料研究,主要集三類材質:金屬材料、玻璃材料陶瓷材料,其碳化矽陶瓷材料具有高比剛度、較好熱化學(xué)穩定性、較低熱變形係數且耐空間粒子輻照,通過特殊製作工(gōng)藝,可以獲得輕量化(huà)結構(gòu)反射鏡鏡體,同時(shí)可取消衛星(xīng)係統對(duì)反(fǎn)射鏡恒溫係統,大大減小係統重(chóng)量。因此,碳化矽陶瓷材料被認為現代空間光學係統所需高性能反(fǎn)射(shè)鏡首(shǒu)選材料。
  從(cóng)上世紀八十年代初開始,美國、俄羅斯、德國、法(fǎ)國等空(kōng)間遙(yáo)感技(jì)術先進國家開始針對應用於空間遙感光學係統領域(如高能激光器反射鏡空間低溫(wēn)光學反射鏡)進行碳化矽陶瓷(cí)基反射鏡製造技(jì)術研究探索,九十年代成功(gōng)製備出碳化矽陶瓷基(jī)反(fǎn)射鏡並空間遙感技(jì)術(shù)領域開展了一係列實際應用,現已碳化矽陶瓷材料(liào)製(zhì)備(bèi)、碳化矽陶瓷基鏡坯製(zhì)造、研(yán)磨拋光等專(zhuān)項關鍵技術(shù)方麵取得了較大進展。美國宇航局采(cǎi)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/碳化矽材質反射鏡鏡坯,經(jīng)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具有輕量(liàng)化結構反應燒(shāo)結碳化矽鏡坯(pī),德國KIS研製出直(zhí)徑為360mm碳/碳化矽陶瓷反射鏡(jìng),經過精拋加(jiā)工,表麵光潔度達到2nm,麵形(xíng)精度可達較高(gāo)水準。美國SSG公司研製出直徑為(wéi)600mm碳化矽反射鏡鏡坯,主鏡重量小於6kg。法(fǎ)國製備直徑(jìng)為352mm輕型碳化矽反射鏡質量僅為1.7Kg。
  國內,國建築材料科學研究院最早開展(zhǎn)了碳化矽陶瓷反射鏡研究工作。"九五"期間,承擔了國家軍(jun1)工攻關計劃"高性能碳化(huà)矽陶瓷反射鏡材質研究"項目,就高性能碳(tàn)化矽陶瓷反射鏡材質進行了預先研究。"十五"期間,承擔了國家軍工攻關計劃"空間光學遙感器用SiC陶瓷反射鏡研製"項目,就碳(tàn)化矽陶瓷反射鏡一些共性及關鍵技術進(jìn)行了研究。
  經過(guò)"九五""十五"科技攻關(guān),國建築(zhù)材料科學(xué)研究院高性能反射鏡研製方(fāng)麵尤其大尺寸、複雜形狀碳化矽陶瓷反射鏡鏡坯製備技術實用化碳化矽反射鏡製備技術等方麵取得了(le)重要技(jì)術突破(pò),攻克了高固(gù)相含量(liàng)含碳陶瓷料漿製備技術含(hán)碳陶瓷料漿單體聚合困難問題,實現了含碳陶瓷料漿凝(níng)膠(jiāo)注模成型(xíng)技術(shù),製備出了具有輕(qīng)量化結構(gòu)600mm口徑碳化(huà)矽反射鏡坯體,開展了工程尺寸碳(tàn)化矽陶(táo)瓷反射鏡製備(bèi)技術研究,碳化(huà)矽(guī)反射鏡鏡坯順利通過了驗(yàn)收級振動(dòng)試驗(yàn)考核。另外(wài),開展了三維編(biān)織CVI C/SiC反射(shè)鏡鏡坯製備(bèi)技術研究,對(duì)大尺寸C纖維預製體製備(bèi)、溫度梯度強製流動CVI工藝條件等開展了工作,為製備大(dà)尺寸、具有超輕量(liàng)化結構碳化矽陶瓷反(fǎn)射鏡及空間相機用結構件打下了堅實基礎。
  由於(yú)高分辨率相機超輕量化相機(jī)應用上,碳化矽陶瓷反射鏡具有明顯優勢(shì),可以肯(kěn)定地說,碳化矽陶瓷反射鏡未來高性能(néng)反射鏡國際發展主流。國內用戶(hù)對碳化矽陶瓷反(fǎn)射鏡需求也日益迫切,"十一五"期間已經提出需求口徑超過1.5m反(fǎn)射鏡。
  但是,要使碳化矽陶瓷反射鏡我(wǒ)國(guó)得到廣泛應用,必須解決大尺寸、具有超輕量化結構碳化(huà)矽(guī)鏡坯製備技(jì)術(shù)、高致密低缺陷碳化矽鏡坯表麵CVD層製備技術以及鏡(jìng)麵光學(xué)加工技(jì)術。隨著這些瓶頸技術解決,必將(jiāng)有力地推動我國遙(yáo)感技術快速發展。