大口径光学望远镜合成孔径地面验证项目“OSCAR-J”

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主译：梁晨

校对：甘林

审核：牧夫天文校对组

美编：苏奕月

后台：王启儒

原文链接：https://www.kenkai.jaxa.jp/research/oscar-j/oscar-j.html

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）一直在致力于研究开发当灾害发生时能迅速观测的、由静止卫星全天候观测地球的系统。为了加速研究开发，被称为”OSCAR-J※1”的大口径光学望远镜合成孔径地面验证项目正在实施。

研究开发背景

此次，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与自然科学研究机构国立天文台及三菱电机株式会社合作，共同申请了由国立研究开发法人・科学技术振兴机构实施的经济安全保障重要技术养成项目（K Program）中的研究开发构想——“实现超高分辨率常态观测的光学望远镜技术”，并成功获得批准。

本次研发的目标是率先于世界获取在静止轨道上也能够实现适用于地球观测的大型且高精度的光学望远镜的核心技术。为了实现这一构想，JAXA致力于通过将多块镜面组合成一块大的主镜从而发挥功能的分割镜技术。即将搭载于可见光波段的光学卫星的分割镜技术，这将是全球范围内的首次尝试。为了实现在太空中设置直径约 3.6 米的大型光学望远镜，充分利用材料技术、精密零部件制造技术、光学传感器构建技术等日本的优势技术，来开展地面验证实验。具体做法是，设计制造跟实际相同大小的功能验证模型※2，为了明确分割镜技术能否实现，先使用地上的实验设备进行光学实验。

图1 使用大口径光学望远镜功能验证模型进行的光学实验示意图(平面镜支架，基准平面镜，分割主镜）

研究开发的目标是未来太空应用

根据观测需求，为实现在新领域的大范围观测，并满足地球观测需求的“随时可以观测（持续性）”、“想观测的地方马上可以观测（即时性）”、“同一地点连续观测（连续性）”，经常需要把能维持在太空中静止轨道的特性和拥有极高分辨率大口径光学望远镜技术结合起来。

这项研究开发的目的是，用于防灾减灾的国土强韧化公共应用，以及监测基础设施和把握经济活动等民间应用等前所未有的多样化的未来太空应用。并且，从这项开发中得到的光学望远镜技术可以广泛应用到地球月球之间的高速光通信，通过宇宙望远镜观测天文等。

图2 光学望远镜实现的未来宇宙利用概念图

研究开发中的角色分工

本次研发根据K Program的采纳结果，与自然科学研究机构国立天文台及三菱电机株式会社分担如下职责，由3个机构合作推进研发。

JAXA负责的研究开发计划

在本研究中 JAXA负责了以下研究开发计划内容

①分割镜所需的关键技术研发

多枚镜子高精度且稳定制造出来的技术，镜片之间精密对准的技术，用来验证他们的精密测量技术，在实现分割镜上都很重要

②航天器用分割镜技术可行性的验证研发

为了验证直径3.6m的分割镜技术实现的可行性，制作了一个1:1等比的功能验证模型，通过光学试验（合成孔径试验）对其性能进行评估与验证是至关重要的

研究开发①分割镜所需的关键技术的研发

• 制造构成分割镜的数枚直径1.3m级镜片

• 镜子之间精密位置调整功能的开发

• 评估分割镜组装后性能的精密测量技术的研究开发

研究开发②航天器用分割镜技术可行性的验证研发

• 制作了一个1:1等比的功能验证模型

• 用模型进行光学试验（合成孔径试验）

图3 JAXA负责的研究开发项目

注解

1.日本光学合成孔径协同先进研究计划

2.构成主镜的6枚分割镜中2枚青色的用来进行精密制造技术和光学性能的验证（剩下4枚是相同大小和重量的模型）

3.这里是指 “构建将热、结构与光学联动的光学望远镜精密仿真模型，并以此高精度预测光学望远镜在轨道热环境影响下的光学性能状态的技术。”

责任编辑：甘林

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来源：Spaceweather 版权：Michael Rosset

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