新材料造就“轻空间相机”助卫星“拍出清晰照”

项目研究人员。中国科学院上海硅酸盐研究所

新华社上海1月8日电(记者郑莹莹)当今世界，各国竞相研究高分辨率空间遥感卫星，例如美国的一些高分辨率卫星，它们可以“看到”地面报纸的头条。为了提高卫星的分辨率，大口径、长焦距和轻型空间相机是关键。

中国科学院上海硅酸盐研究所董研究员领导的“大、高稳定、轻质碳/碳化硅整体结构完整制备技术及空间遥感应用”项目8日获得2017年国家技术发明奖二等奖。其本质是用新材料创造“光空间相机”。

为了建造一个“明亮”的空间相机，让天空中的卫星“拍出好的照片”，相机的光学支撑结构需要大、轻和高度稳定。换句话说，当受到振动和温度波动时，米级光学支撑结构的尺寸变化应该稳定在几微米内，即大约头发直径的十分之一。

“光学系统没有任何偏离的余地。该项目的第一个完成者董在上海的一次采访中说:“如果百万分之一的部件发生变化，这台相机就不能正常工作了。”。

受热膨胀和冷收缩、吸湿和材料膨胀等因素的影响，传统材料制成的光学支撑结构在应用于空间环境时尺寸变化很大，这将使空间相机在严重情况下难以成像。2005年前后，邵明认识到“碳化硅基复合材料”的应用潜力，并提出了相应的研究方向。

经过多年攻关，该团队率先在中国开发了“碳化硅基复合材料”光学支撑结构，并在关键技术和工程应用方面取得了许多重大创新和突破。

目前，该项目已成功应用于“高芬2号”和“高静1号”卫星，并为正在开发的系列模型开发了6种大型、高稳定、轻质的“碳化硅基复合材料”光学支撑结构。

“碳化硅基复合材料”已发展成为我国高分辨率空间遥感相机光学支撑结构最重要的候选材料之一。与传统的因瓦支撑结构相比，应用于中国高芬专项某型号卫星的碳化硅基复合镜筒重量减轻了50%，相机结构稳定性提高了一倍，成像响应时间提高了一倍，使中国卫星的成像分辨率首次达到亚米级。此外，该项目的整体技术已达到国际先进水平，其中研制的大尺寸、整体增强碳化硅基复合支撑结构制备技术在世界上尚属首次。

董透露，该项目建立了集构件设计、制备、加工、测试于一体的陶瓷基复合材料支撑结构研发平台，多项发明成功转化，带来可观的经济效益。

与发达国家相比，我国高分辨率空间遥感技术仍有一定差距。随着国家中长期科学和技术发展规划(2006-2020)中高分辨率地球观测系统重大项目的不断推进，中国高分辨率空间遥感产业进入了快速发展时期。大量高分辨率遥感卫星的研制为“碳化硅基复合材料”支撑结构的应用和推广提供了良好的机遇。(结束)