捕捉遥远星系的光线,对望远镜组件的精度要求极高,其中镜面作为汇聚光线的核心部件,其制造瑕疵将直接影响观测效果。现代望远镜镜面需将来自恒星或星系的微弱光线精准聚焦,任何微小的表面误差都会导致成像质量下降。随着镜面尺寸增大,如加那利大型望远镜(GTC)的10.4米主镜,以及智利正在建设的39米极大望远镜(ELT),对光学加工精度的挑战呈指数级上升。
“在精密光学领域,可容忍的误差尺度仅为百万分之一毫米,”加那利群岛天文研究所(IAC)光学部门负责人何塞·路易斯·拉西利亚·皮涅罗指出,“微小的形变都会显著影响最终光学元件的质量。”在西班牙特内里费岛的先进光学系统中心(CSOA),工程师们致力于制造集成于望远镜的镜面。传统流程需先粗磨、再测量几何偏差、最后修正,但大尺寸玻璃基板重达数百公斤,搬运过程中的微小形变极易破坏加工成果。
为解决这一痛点,CSOA与西班牙技术研究中心Teknier合作,开发了一套专为1.5米直径镜面设计的计量塔。该系统可直接集成于抛光机,实现镜面在加工过程中的原位干涉测量。通过比较反射光与参考光,系统能实时检测并修正表面微小不规则性,彻底消除了搬运环节带来的形变风险。
该计量塔的设计极具挑战性,需确保测量系统与镜面在加工过程中完全对齐且无振动干扰。新系统不仅能测量从几厘米到1.5米的光学元件,还适用于空间天文观测及地球遥感仪器。IAC方面表示,这一突破显著缩短了制造周期,优化了工作流程,并大幅提升了高精度光学元件的生产效率。
此次合作源于Teknier在精密机电系统与控制领域的深厚积累,其此前已参与加那利大型望远镜及智利薇拉·鲁宾天文台等项目。对于中国光学制造行业而言,这种将检测环节深度嵌入生产流程的“原位制造”理念,为突破大口径光学元件加工瓶颈提供了重要参考,值得在高端天文仪器及航天光学领域深入借鉴。
