□ 本報記者 蔡姝雯 實(shí)習生 晏慶合

　　8月23日，是天問(wèn)一號遨游太空、追夢(mèng)火星13個(gè)月整，也是祝融號火星車(chē)平安在火星度過(guò)100天的日子，更是行駛里程突破1000米的關(guān)鍵一天。已圓滿(mǎn)完成既定使命的祝融號，狀態(tài)良好、步履穩健、能源充足，后續將繼續向烏托邦平原南部的古海陸交界地帶行駛，實(shí)施拓展任務(wù)。

　　記者近日從中國科學(xué)院南京分院獲悉，中科院南京天文儀器有限公司（下稱(chēng)“中科天儀”）研制的光學(xué)系統，用于本次火星探測計劃兩臺光學(xué)探測類(lèi)科學(xué)載荷：祝融號火星車(chē)上的“火星表面成分探測儀”和火星環(huán)繞器上的“火星礦物光譜分析儀”，為此次火星探測任務(wù)作出了重要貢獻。

　　這兩臺光學(xué)載荷由中科院上海技術(shù)物理研究所牽頭研制。“火星表面成分探測儀”用于開(kāi)展火星著(zhù)陸區表面元素、礦物和巖石的高精度科學(xué)探測，“火星礦物光譜分析儀”則用于火星表面物質(zhì)成分調查和分析，目前這兩臺載荷均已順利開(kāi)展科學(xué)探測，并成功下傳探測數據。

　　“如果說(shuō)光學(xué)載荷是火星車(chē)上的‘千里眼’，那么它的光學(xué)系統就相當于眼球的‘晶狀體’，用于匯聚光線(xiàn)，實(shí)現清晰成像。”“中科天儀”科技處處長(cháng)朱慶生研究員科普道，光學(xué)載荷主要由光學(xué)系統、機械結構、成像器件和控制分析軟件四大部分組成，而光學(xué)系統是核心，它的主鏡、次鏡、施密特改正鏡和離軸反射鏡等光學(xué)鏡面，均是“中科天儀”組織核心科技力量為此次火星任務(wù)而專(zhuān)門(mén)攻關(guān)研制的產(chǎn)品。在此次探測任務(wù)中，這批光學(xué)鏡面的指標精度完全符合設計要求，綜合性能表現良好。

　　如何讓這個(gè)小小的“晶狀體”到了火星后有效實(shí)現功能，成為科研團隊一個(gè)不小的挑戰。

　　“輕量化指標極高”是團隊接到任務(wù)后首先需要考慮的問(wèn)題。地球與火星距離遙遠，飛行時(shí)間漫長(cháng)，“輕量化”能減少系統質(zhì)量降低能量消耗，最大程度保證飛行成功，以及在前所未知的火星表面有效行動(dòng)。但是，高輕量化會(huì )導致鏡體的剛度下降，抗變形能力降低，鏡面的精度和穩定性會(huì )下降，勢必會(huì )影響光學(xué)系統性能，故而必須解決上述問(wèn)題。

　　為了克服困難，“中科天儀”科研團隊在鏡體輕量化結構設計、機械結構設計、超輕量化鏡體加工與檢測等方面進(jìn)行集智攻關(guān)，并組建了各個(gè)任務(wù)團隊，主要包括光機系統設計團隊，負責鏡體和機械結構的優(yōu)化設計、分析仿真等工作；鏡體加工檢測團隊，負責鏡體輕量化結構加工、高精度鏡面加工、鏡體鏡面檢測等工作；系統裝調檢測團隊，負責光學(xué)系統的裝配、性能調試、檢測等工作；生產(chǎn)管理團隊，負責生產(chǎn)調度、設備維護、質(zhì)量管理、安全生產(chǎn)等工作，最終圓滿(mǎn)克服了各種困難，完成了既定任務(wù)。

　　為了“祝融”能在火星上擁有“火眼金睛”，航天光學(xué)載荷需要具備高清晰成像功能。為此，設計單位采用了離軸多反非球面鏡系統，消除系統色差、抑制系統各類(lèi)像差，同時(shí)實(shí)現了無(wú)中心遮攔的清晰成像。朱慶生研究員告訴記者，離軸、多反、非球面這三個(gè)要求都是光學(xué)儀器研制的難點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現三方面的極限技術(shù)要求，對于光學(xué)加工、裝調、檢測都提出了極高的要求。團隊通過(guò)改進(jìn)離軸非球面鏡加工工藝、設計專(zhuān)用檢測工裝、發(fā)明離軸多反裝配和檢測方法等創(chuàng )新，圓滿(mǎn)解決了研制過(guò)程中的技術(shù)障礙。

　　在實(shí)際探測任務(wù)中，“中科天儀”這批光學(xué)鏡面的指標精度也完全滿(mǎn)足了設計要求。為了滿(mǎn)足兩臺光學(xué)載荷的高精度探測要求，火星任務(wù)光學(xué)鏡面的精度指標需要比通常光學(xué)儀器的鏡面精度更高，需要將實(shí)際鏡面與設計鏡面的誤差控制到納米量級，才能實(shí)現更清晰的成像，滿(mǎn)足高精度探測要求。這也是此次任務(wù)的另一大挑戰。

　　朱慶生研究員說(shuō)，光學(xué)鏡面的精度依靠精密光學(xué)加工和光學(xué)檢測來(lái)實(shí)現，通過(guò)多工序的加工檢測迭代來(lái)完成。在這個(gè)過(guò)程中，科研團隊做了大量的計算與檢驗工作。在鏡面磨削、研磨、精密拋光等工序中，優(yōu)化相應的加工工藝，設計對應的檢測方法，針對檢測出的誤差，再進(jìn)行反饋補償加工。像這樣反復迭代，誤差不斷收斂，才最終達到技術(shù)要求的精度指標。

　　此外，“中科天儀”還做了大量的工作加強光學(xué)產(chǎn)品的可靠性以及環(huán)境適應性，包括對發(fā)射過(guò)程的強烈振動(dòng)、太空真空、低溫、失重等情形的適應性，這充分保障了產(chǎn)品在特殊環(huán)境下的有效性能。該項目創(chuàng )新發(fā)展的新技術(shù)，也將在天文儀器、大氣探測儀器、激光通信與量子通信設備、光學(xué)檢測儀器等方面擁有廣泛的應用前景。

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