最近，央視曝光的中科院長春光機所下一代空間望遠鏡讓外界大吃一驚，其科幻的外形如同星際戰艦、軌道激光炮或者是太陽帆飛船，提出的太空蜘蛛機器人和在軌組裝技術，更是大大領先世界先進水平。不過，由于目前它還只是一個規劃，準備未來5到10年內發射，很多人在問，它真的能變成現實嗎？

這個太空望遠鏡也太科幻了

實際上，它完全可以變成現實。空間望遠鏡的在軌組裝技術，并非我們首先提出來的，而是美國“韋伯”望遠鏡JWST。在軌組裝技術不但避開了單一鏡面形式的技術難度和加工制造成本，同時突破了運載器整流罩尺寸的限制，在高分辨率、輕質和模塊化方面有著無與倫比的優勢，是未來空間望遠鏡的發展趨勢。

“韋伯”望遠鏡

不過，“韋伯”由于屢屢跳票，已被稱為“鴿王”，它最新的計劃是今年10月份發射，但是鑒于疫情的原因，很大可能會繼續推遲。而且它的鏡面不夠大，相比在軌組裝，更是是一種折疊展開技術。中科院長春光機所下一代空間望遠鏡的水平則高得多，鏡面也要大得多。

咱們的比“韋伯”可大多了

不過，大面積的在軌組裝技術，也不是沒有問題的，比如有觀點認為它主要依靠空間站上的太空機械臂組裝，而機械臂末端有45mm的誤差，對于望遠鏡那么精密的設備來說，可能是致命，為解決這個問題，我國科學家也想了很多辦法，其中包括光學鏡面的校準過程。

光學鏡面的校準至關重要

光學鏡面的校準包括初始裝配、粗校準和精校準，在初始裝配階段，就要將誤差控制在微米級，其中涉及的單元鏡之間的捕獲點預測、碰撞緩沖以及鎖緊系統。在單元鏡捕獲階段，我國科學家提出異體同構錐桿式捕獲系統，利用笛卡爾坐標系的幾何映射理論，建立“雙點接觸”碰撞點預測模型，通過位移曲線變化，將相對位置誤差控制在0.015mm范圍，遠遠小于機械臂45mm的誤差。

機械臂的誤差無法滿載光學望遠鏡的在軌組裝

而單元鏡的在軌安裝過程中，碰撞沖擊影響不可避免，我國科學家建立了“雙彈性”被動式緩沖理論模型，根據異體同構錐桿式碰撞特性，采用導向桿頭和接納錐壁柔性化設計，運用牛頓-歐拉動力學方程，分析了捕獲階段所需要的緩沖能力，根據半無限體表面手法像集中力的疊加接發，得出該模型的接觸碰撞過程中最大的緩沖變形和最大接觸應力，變形值隨沖擊力可增大3倍，沖擊力最大可降低58%。

捕獲時沖擊力最大可降低58%

最后一關的鎖緊裝置，我國科學家提出了一種被動式軸向鎖緊系統，通過鎖緊齒與導向桿的彈性嚙完成鎖緊，建立了柔性鎖緊系統理論模型，并通過可視化試驗驗證了鎖緊模型的實際鎖緊裝配誤差，試驗結果完全合格。而這還只是初始裝配過程，接下里的粗校準和精校準過程更為復雜，是航天領域的最高機密之一，在這里就不討論了。

被動式軸向鎖緊系統

總而言之，此次央視曝光的中科院長春光機所下一代空間望遠鏡，是一種非常先進的設計，遠不止我們看到的科幻外形和太空蜘蛛這么簡單。但即便再科幻，它也并非空想，而是我國科學家一步一步腳踏實地得來的，所有的成績背后都是難以想象的艱辛，而一旦獲得成功，將奠定我國航天未來領先世界的格局。

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