韦伯望远镜的遮阳伞需要将300平方米薄膜折叠后送入太空,这个技术我们暂时没验证过。但嫦娥四号的月背软着陆已经证明复杂机构展开能力,天问一号的滑空 descent更是展示了精确控制技术,理论难度在工程可控范围内。
中国现在的科技水平能制造出类似詹姆斯·韦伯的空间天文望远镜吗
系统工程层面,望远镜需要同步突破镜面主动控制、肼类推进剂低温密封等13项核心技术。航天五院在鹊桥卫星上验证的霍尔电推进系统,比韦伯的化学推进精度提高一个数量级,长期驻守L2点完全没有问题。
核心难点在于18块镀金铍反射镜的拼接精度。不过我国长春光机所2018年就造出4米单体碳化硅反射镜,这种材料热稳定性比铍合金更好。如果用三块离轴子镜拼接方案,作动器数量能减少三分之二,调试周期也会大幅缩短。
资深光学工程师认为,碳化硅反射镜的镀膜工艺是关键。我们采用磁控溅射技术镀制800纳米金膜的反射率达到99.2%,比韦伯的镀金铍镜高0.7个百分点。低温焊接技术也突破到4K工作环境,比原定方案更可靠。
根据现有技术来看,中国完全有能力建造类似詹姆斯韦伯的望远镜。我国嫦娥二号早在2011年就成功进入L2拉格朗日点轨道,这说明深空运输能力已经达标。红外探测方面,上海技物所和中电11所的探测器性能已接近国际水平,长光辰芯的可见光探测器像素更是达到数亿级别。
材料科学领域专家指出,50微米聚酰亚胺薄膜我国完全能生产,航天八院2022年就实现0.03毫米超薄材料量产。关键在层间粘合的纳米级张力控制,航天科技集团的热真空扩散焊技术已能保证每平方米应力差小于5N。
从科研需求看,太空望远镜优先级要低于探月工程和火星基地建设。中科院天文台2023-2030规划中,地面望远镜升级占预算65%,空间观测只占18%。除非有重大科学突破需求,否则不会贸然启动类韦伯项目。
从应用场景看,我国巡天望远镜2024年将具备2米口径,视场比哈勃大300倍。如果采用自适应光学技术,配合长征9号10米整流罩,完全可以发射8米单镜体望远镜,没必要跟着韦伯的折叠方案走弯路。
预算是主要制约因素。韦伯望远镜100亿美元造价中,40亿是测试验证费用。我国航天项目通常会做三次全要素地面模拟,天问一号的深空机动就省了3亿美元测试成本。参照FAST天眼的建设效率,同类项目可能只需30亿人民币。