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【吉林日报】要做就做别人做不了的
2018-11-16
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  2018年8月21日,这是一个让张学军和他的团队难以忘怀的日子——由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制的4.03米大口径碳化硅反射镜成功通过验收。这也是公开报道的世界上最大口径碳化硅单体反射镜,其核心制造设备以及制造工艺具有完全自主知识产权。该成果标志着我国光学系统制造能力跻身国际先进水平,为我国大口径光电装备跨越升级奠定了坚实基础。

  成果斐然,万众瞩目。这令人骄傲的创造的背后凝聚着项目团队矢志不渝的爱国热忱,十余年攻坚克难的执着追求,人才梯队传帮带的薪火相传......

  长春光机所4m量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造团队共有65人,项目总负责人是张学军。50岁的张学军,现任中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室主任、中国科学院长春光机所副所长,长期从事先进光学制造技术研究,在大口径光学加工、光学检测、集成制造等方面做出了一系列开创性工作。正是在他的带领下,团队闯关夺隘,步步为营,为我国在该领域扬眉吐气,重塑形象。

  1992年,张学军博士在读,那时我国载人航天工程刚刚立项,其中一个任务急需大口径反射镜。“当时欧美都不卖,从俄罗斯进口只有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。”张学军回忆说。

  超过1米口径的碳化硅反射镜属于战略物资,各国都封锁不卖。我国买不到却又必须得用,这就坚定了张学军要自主研发的决心。“国家有需求,我们没有退路,必须把这条路走通。”张学军斩钉截铁。

  2009年,4米碳化硅反射镜研究项目正式立项,当时我国能做到的最大口径是0.6米,发达国家能做到的最大口径是1.5米。团队为了满足国家对大口径光电装备的需求决心冲击极限挑战4米量级的大口径碳化硅反射镜。

  碳化硅的优点是比刚度高、热稳定性好,但硬度仅次于金刚石,是一种陶瓷材料,如果将其做大,极易开裂,制坯难度非常高,所以曾一度不被国际看好。其实当初立项时也可以选择其他技术相对成熟的材料作为镜坯材料,但张学军却坚持:“既然要做,我们就要做一个更好的,挑一个更难的来攻克!”

  就这样,张学军带领团队顶着巨大的压力,在没有多少经验可以参考借鉴的情况下一步步摸着石头过河。困难接踵而至,仅碳化硅镜坯成型试验就先后失败了4次,直到第5次才成功。

  “从原料准备到成型、再到烧结,一次镜坯制造的周期就要一年,5次就是5年。最后一次失败时我们已经没那么沮丧了,因为又掌握了很多经验,到第5次烧结时已经很有信心了。”尽管不停的“前功尽弃”,但张学军始终都没有气馁,他带领团队在一次又一次的失败中探究原因,寻求突破。

  失败是最好的老师,每次烧结失败,大家都会将破碎的镜坯拿回各自岗位研究,负责烧结的研究为何会失败,负责抛光的提前研究如何抛光……就这样,他们让每一次的失败都变得更有价值、更有意义。

  镜坯成型了,但挑战还在继续。接下来面临的难题就是抛光,要保证望远镜的分辨率和成像质量,碳化硅反射镜的面形精度需达到10-20纳米,也就是头发丝的万分之一。“这个精度就相当于为长春市做土地平整,从东南角到西北角的高低差要在1毫米之内。”张学军形象地比喻。

  显然,如此高精度的要求一定会面临种种困难。“由于镜坯抛光环境没控制好,导致镜坯表面出现划痕。我们连夜开会讨论研究,各种试验、测试,加班加点用了1个月才解决。”大口径加工组组长刘振宇说。他负责光学加工工作已经四五年了,随着镜坯口径增大,反射镜抛光难度提高,他们经常连续几十个小时加班,解决不断出现的新问题。

  科研的道路在外行人看来总是枯燥乏味,但张学军团队却不这么认为。团队成员罗霄说:“因为没有人做过这个规格的反射镜,所以没有太多的参考,研制过程总会出现新问题,然后大家不停讨论、试验,想各种办法去解决,一点都不枯燥。”他本科毕业就跟着张学军,一做就是12年,最好的青春年华都是伴随这个项目度过的,他幽默地称这个反射镜就是他的“亲儿子”。

  多年来,几代光机人坚持悉心培育新人,现在一线的主力都是年轻人,最小的是“90后”。“年轻人如果遇到困难,他的老师、同事就会鼓励他,让他树立信心。人才梯队的建立,让我们的团队更有凝聚力、竞争力。”张学军露出得意的笑容。

  他时常跟团队成员讲:“成功是建立在科学实验数据上的,如果失败了,我们就从中学习经验,这也是在一点点儿接近成功,心中自然是幸福的,工作也不会乏味。”耳濡目染,日积月累。团队在他的悉心指导下日渐成熟,不仅技术硬,心态好,而且每个人都干劲十足,充满幸福感。

  玉经磨琢多成器,剑拔沉埋更倚天。十余年的摸爬滚打终成正果,4m量级高精度碳化硅非球面反射镜横空出世!

  验收专家组对项目给予了高度评价:所有技术指标均达到或优于项目批复的实施方案规定的考核指标要求,系统性能国际领先。该项目是我国在大口径光学制造领域的重大技术突破,形成了大口径系列反射镜研制能力,1.5m口径和2m口径SiC反射镜已成功应用于国家重大型号任务,4m口径SiC反射镜工程产品即将应用于国家地基大型光电系统,也为空间大口径光学系统的研制解决了核心技术难题。

  成就面前,张学军团队仍未停下探索的脚步。他们一如既往、兢兢业业地战斗在科研一线。张学军带着他的团队又开展了我国空间站“多功能光学设施”项目研制、静止轨道轻型可展开相机等重大国家任务的关键技术攻关工作,为我国新型光学遥感技术的跨越式发展继续奋斗!

(原载于《吉林日报》 2018-11-16 02版要闻)

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