大口徑光學望遠鏡合成孔徑地面驗證項目“OSCAR-J”

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主譯：梁晨

校對：甘林

審核：牧夫天文校對組

美編：蘇奕月

后臺：王啟儒

原文鏈接：https://www.kenkai.jaxa.jp/research/oscar-j/oscar-j.html

日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）一直在致力于研究開發當災害發生時能迅速觀測的、由靜止衛星全天候觀測地球的系統。為了加速研究開發，被稱為”OSCAR-J※1”的大口徑光學望遠鏡合成孔徑地面驗證項目正在實施。

研究開發背景

此次，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）與自然科學研究機構國立天文臺及三菱電機株式會社合作，共同申請了由國立研究開發法人?科學技術振興機構實施的經濟安全保障重要技術養成項目（K Program）中的研究開發構想——“實現超高分辨率常態觀測的光學望遠鏡技術”，并成功獲得批準。

本次研發的目標是率先于世界獲取在靜止軌道上也能夠實現適用于地球觀測的大型且高精度的光學望遠鏡的核心技術。為了實現這一構想，JAXA致力于通過將多塊鏡面組合成一塊大的主鏡從而發揮功能的分割鏡技術。即將搭載于可見光波段的光學衛星的分割鏡技術，這將是全球范圍內的首次嘗試。為了實現在太空中設置直徑約 3.6 米的大型光學望遠鏡，充分利用材料技術、精密零部件制造技術、光學傳感器構建技術等日本的優勢技術，來開展地面驗證實驗。具體做法是，設計制造跟實際相同大小的功能驗證模型※2，為了明確分割鏡技術能否實現，先使用地上的實驗設備進行光學實驗。

圖1 使用大口徑光學望遠鏡功能驗證模型進行的光學實驗示意圖(平面鏡支架，基準平面鏡，分割主鏡）

研究開發的目標是未來太空應用

根據觀測需求，為實現在新領域的大范圍觀測，并滿足地球觀測需求的“隨時可以觀測（持續性）”、“想觀測的地方馬上可以觀測（即時性）”、“同一地點連續觀測（連續性）”，經常需要把能維持在太空中靜止軌道的特性和擁有極高分辨率大口徑光學望遠鏡技術結合起來。

這項研究開發的目的是，用于防災減災的國土強韌化公共應用，以及監測基礎設施和把握經濟活動等民間應用等前所未有的多樣化的未來太空應用。并且，從這項開發中得到的光學望遠鏡技術可以廣泛應用到地球月球之間的高速光通信，通過宇宙望遠鏡觀測天文等。

圖2 光學望遠鏡實現的未來宇宙利用概念圖

研究開發中的角色分工

本次研發根據K Program的采納結果，與自然科學研究機構國立天文臺及三菱電機株式會社分擔如下職責，由3個機構合作推進研發。

JAXA負責的研究開發計劃

在本研究中 JAXA負責了以下研究開發計劃內容

①分割鏡所需的關鍵技術研發

多枚鏡子高精度且穩定制造出來的技術，鏡片之間精密對準的技術，用來驗證他們的精密測量技術，在實現分割鏡上都很重要

②航天器用分割鏡技術可行性的驗證研發

為了驗證直徑3.6m的分割鏡技術實現的可行性，制作了一個1:1等比的功能驗證模型，通過光學試驗（合成孔徑試驗）對其性能進行評估與驗證是至關重要的

研究開發①分割鏡所需的關鍵技術的研發

• 制造構成分割鏡的數枚直徑1.3m級鏡片

• 鏡子之間精密位置調整功能的開發

• 評估分割鏡組裝后性能的精密測量技術的研究開發

研究開發②航天器用分割鏡技術可行性的驗證研發

• 制作了一個1:1等比的功能驗證模型

• 用模型進行光學試驗（合成孔徑試驗）

圖3 JAXA負責的研究開發項目

注解

1.日本光學合成孔徑協同先進研究計劃

2.構成主鏡的6枚分割鏡中2枚青色的用來進行精密制造技術和光學性能的驗證（剩下4枚是相同大小和重量的模型）

3.這里是指 “構建將熱、結構與光學聯動的光學望遠鏡精密仿真模型，并以此高精度預測光學望遠鏡在軌道熱環境影響下的光學性能狀態的技術?！?/p>

責任編輯：甘林

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來源：Spaceweather 版權：Michael Rosset

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