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[话题讨论] 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

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CDer:000783120
发表于 2021-01-12 08:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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长春用碳化硅来造镜片,用在地面上可能是好的,因为强度大,重力变形小,可以做得比较轻。而轨道望远镜比地面望远镜更有前途,不论是在对地观察上还是对太空观察上来说都是如此。为了充分利用太空失重环境,甚至可以发射半成品,在轨道上磨制成成品。什么5米直径整流罩之类,正好可以用在这上面。现在看起来,长春如果一开始选择零膨胀玻璃,可能前途会更好。
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发表于 2021-01-12 08:18 | 显示全部楼层
那镜片工艺复杂,要使搬上天去做,成本可能增加100倍
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CDer:001091446
发表于 2021-01-12 09:35 | 显示全部楼层
目前的水平,到太空中去加工恐怕还不行
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CDer:000229815
发表于 2021-01-12 09:41 | 显示全部楼层
通常0膨胀指的是在常温下不怎么变形吧,到了太空中超低温0膨胀玻璃就会回缩,一样无法避免不变形
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CDer:001131631
发表于 2021-01-12 09:56 | 显示全部楼层
楼主比科学家还牛。甚至还提出了在轨磨制镜面,太牛了!
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CDer:000754395
发表于 2021-01-12 10:02 | 显示全部楼层
发射一定的重量上去,要花很多钱,碳化硅的一大优点不就是相对比较轻,发射起来省钱吗。而楼主不但要发射一个更重的镜片上去,还要发射一整套的打磨设备上去。真是钱多了没处花。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-12 11:16 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

奶瓶战斗机 发表于 2021-01-12 10:02
发射一定的重量上去,要花很多钱,碳化硅的一大优点不就是相对比较轻,发射起来省钱吗。而楼主不但要发射一 ...

碳化硅相对比较轻的优点是在地面上的;地面望远镜当它上下旋转的时候因为重力会变形,碳化硅硬度高所以变形小,可以造得比较轻。而在太空上没有这个重力变形问题,所以碳化硅轻的优点就不存在了。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-12 11:17 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

ak777 发表于 2021-01-12 09:41
通常0膨胀指的是在常温下不怎么变形吧,到了太空中超低温0膨胀玻璃就会回缩,一样无法避免不变形

可以在工作状态下磨制。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-12 11:18 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

本帖最后由 锻铁 于 2021-01-12 11:21 编辑
eurica_phy 发表于 2021-01-12 09:56
楼主比科学家还牛。甚至还提出了在轨磨制镜面,太牛了!


不一定不行。这点上零膨胀玻璃也比碳化硅更有优势:更容易磨制。
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CDer:000229815
发表于 2021-01-12 11:43 | 显示全部楼层
玻璃 的强度只有碳化硅的60%甚至更差,意味着重量大大增加,不合算
碳化硅反射镜片为了减重背后是要做成肋条状的,需要高强度材料,不是只是磨一个曲面这么简单
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CDer:001157920
发表于 2021-01-12 11:45 超大游击队员 | 显示全部楼层
锻铁 发表于 2021-01-12 11:16
碳化硅相对比较轻的优点是在地面上的;地面望远镜当它上下旋转的时候因为重力会变形,碳化硅硬度高所以变 ...

长光所整体成型3米口径碳化硅反射镜密度只有2.4米口径哈勃ULE主镜的一半。超轻量化的碳化硅反射镜,德日中都可以做到哈勃ULE主镜的五分之一
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CDer:001157920
发表于 2021-01-12 11:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
锻铁 发表于 2021-01-12 11:17
可以在工作状态下磨制。

去NASA高就吧
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CDer:001092141
发表于 2021-01-12 12:27 | 显示全部楼层
在轨研磨怕是要打一座建筑上去,容纳镜片大小的大直径加工车间,专门设计的无重力加工设备,一个巨型气闸舱和新的大直径对接口标准,磨废了货运飞船有能力带新的镜片上去吗,但但是,组装怎么做,测试怎么做,需要多少专业的工程人员
可以看到整套工程非常复杂,只是为了在轨道磨块镜片
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CDer:001166869
发表于 2021-01-12 12:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
在太空加工,还是超精密加工,这个脑洞太大了,经济性和技术性大回报率极低。
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CDer:001201032
发表于 2021-01-12 12:36 超大游击队员 | 显示全部楼层
cryptocoin 发表于 2021-01-12 12:27
在轨研磨怕是要打一座建筑上去,容纳镜片大小的大直径加工车间,专门设计的无重力加工设备,一个巨型气闸舱 ...

还有最关键的测量装置,这种高精密镜头加工过程中恐怕测量的时间比磨制的时间还长。而测量装置是要校准的…
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CDer:000754395
发表于 2021-01-12 13:08 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

锻铁 发表于 2021-01-12 11:16
碳化硅相对比较轻的优点是在地面上的;地面望远镜当它上下旋转的时候因为重力会变形,碳化硅硬度高所以变 ...

轻的优点是说送它上天比较便宜,每多送一克东西上天,都要多花不少钱,明白不?
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CDer:000229815
发表于 2021-01-12 13:08 | 显示全部楼层
太空中不具备高精度加工条件
在地面上都是恒温微震车间,太空上温差巨大,仪器精度基本无法保证校准吧
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CDer:000008376
发表于 2021-01-12 13:31 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

ak777 发表于 2021-01-12 09:41
通常0膨胀指的是在常温下不怎么变形吧,到了太空中超低温0膨胀玻璃就会回缩,一样无法避免不变形

ULE就是超低膨胀玻璃
热膨胀比碳化硅小很多
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CDer:001124628
发表于 2021-01-12 13:36 超大游击队员 | 显示全部楼层
锻铁 发表于 2021-01-12 11:17
可以在工作状态下磨制。

主要是精度,你不会以为射个手砂轮上去就可以开工了吧?
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CDer:000401983
发表于 2021-01-12 13:56 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

eurica_phy 发表于 2021-01-12 09:56
楼主比科学家还牛。甚至还提出了在轨磨制镜面,太牛了!

磨个鬼的玻璃
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CDer:000229815
发表于 2021-01-12 14:10 | 显示全部楼层
在轨麽玻璃还有个毛病,粉尘无法收集和排放,最终这个事情干不了
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CDer:001063176
发表于 2021-01-12 20:23 | 显示全部楼层
光学加工不同于机械加工,需要不断的检测,修正,光学零件的组装也需要不断的调整,这个工作量非常大,设备也是五花八门,研磨镜片还需要大量的水,在地面上加工多方便。
碳化硅镜片不仅是强度高,膨胀率低,还有个特点是导热性能好,跟金属有些类似,这个可以使镜片快速达到热平衡,有利于保持面型,避免温度不均匀,引起镜面形变,影响成像质量。
微晶玻璃用于太空望远镜镜片的制造,尤其是对地成像镜头的制造,应该没有碳化硅来的好

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CDer:001171303
发表于 2021-01-12 21:59 超大游击队员 | 显示全部楼层
等发现零号元素楼主的说法就实现了
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CDer:000306186
发表于 2021-01-12 22:15 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

tw2562 发表于 2021-01-12 20:23
光学加工不同于机械加工,需要不断的检测,修正,光学零件的组装也需要不断的调整,这个工作量非常大,设备 ...

主要优点是轻,只要运力够,还是ule玻璃强
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CDer:000149535
发表于 2021-01-13 00:33 超大游击队员 | 显示全部楼层
就算镜头磨好了,你还要镀膜呢,是不是还要发一套设备上去?
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-13 02:02 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

tw2562 发表于 2021-01-12 20:23
光学加工不同于机械加工,需要不断的检测,修正,光学零件的组装也需要不断的调整,这个工作量非常大,设备 ...

这正是零膨胀玻璃的强项啊。碳化硅这方面肯定比不过它。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-13 02:02 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

taohaihua 发表于 2021-01-13 00:33
就算镜头磨好了,你还要镀膜呢,是不是还要发一套设备上去?

真空镀膜,太空有优势。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-13 02:04 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

ak777 发表于 2021-01-12 14:10
在轨麽玻璃还有个毛病,粉尘无法收集和排放,最终这个事情干不了

这个可以思考一下怎么解决。比如用喷气的喷嘴吹起来粉尘,然后用吸尘器吸入过滤。办法总是有的。
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CDer:000783120
 楼主| 发表于 2021-01-13 02:07 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

ak777 发表于 2021-01-12 13:08
太空中不具备高精度加工条件
在地面上都是恒温微震车间,太空上温差巨大,仪器精度基本无法保证校准吧

这个容易解决,发射一个塑料袋仓罩在外面就行了。相当于那种充气太空舱,但是只需要舱壁充气,内部可以是真空的。这样可以实现隔离太阳辐射和隔离向宇宙放热。
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CDer:000959658
发表于 2021-01-13 02:09 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

eurica_phy 发表于 2021-01-12 09:56
楼主比科学家还牛。甚至还提出了在轨磨制镜面,太牛了!

理论上是可以的,只不过不是现在,而是未来。比如,空间站工厂已经广泛普及的时代。
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CDer:001063176
发表于 2021-01-13 03:01 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

锻铁 发表于 2021-01-13 02:02
这正是零膨胀玻璃的强项啊。碳化硅这方面肯定比不过它。

在热膨胀系数方面碳化硅确实比不过微晶玻璃。
不过,相如韦鸽,为什么用的是金属镜面而不用微晶玻璃镜面呢,考虑其中的一个原因是因为金属热传导能力比较强,温度变化过程中,整个镜面很快处于热平衡,只对焦距有影响,对面型影响比较小。又因为镜面可以做的比较薄,高温区域引起的镜面厚度线膨胀也会比较低,如果是对地观测,镜头焦距需要非常长,虽然焦距变化比较大,但长焦镜头对焦点的准确度会比较低。碳化硅有金属的热导率,又有非金属的刚性,热膨胀系数也是陶瓷中比较低的,所以,总的来说,感觉还是碳化硅要好一些,尤其是用于长焦的镜头。
不过话说回来,温度对天文镜,尤其是反射镜得成像质量影响确实挺大的,有时需要几个小时平衡镜子的温度
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CDer:001063176
发表于 2021-01-13 03:06 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

outman 发表于 2021-01-12 22:15
主要优点是轻,只要运力够,还是ule玻璃强

ule玻璃国内应该也能生产吧
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CDer:001063176
发表于 2021-01-13 03:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 tw2562 于 2021-01-13 03:15 编辑

貌似确实碳化硅最适合做镜面,摘录一段:“对于反射镜镜坯而言,反射镜材料的比刚度(E/ρ)和热稳定性(λ/α)必须尽可能大,这样随着口径的增大,材料的刚性仍然可以保证面型的稳定,受热环境影响较小,并且有利于减轻系统重量。国际上常用的反射镜基体材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金属铍等,其中以碳化硅(SiC)的比刚度和热稳定性最优,因此成为反射镜备选材料的宠儿。”
这是链接http://zhihu.com/question/291267337
土代表着战斗力
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CDer:001131631
发表于 2021-01-13 10:05 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

能源灵感中心 发表于 2021-01-13 02:09
理论上是可以的,只不过不是现在,而是未来。比如,空间站工厂已经广泛普及的时代。

理论上当然可以。我说的是现有条件下,肯定是发碳化硅的。至于以后在轨制造,那至少得等重型运载火箭把太空工厂搭建起来才行。
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CDer:000172053
发表于 2021-01-13 11:01 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

锻铁 发表于 2021-01-12 11:17
可以在工作状态下磨制。

这牛都不是上天,是要飞向宇宙了!!!
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CDer:001157920
发表于 2021-01-13 11:45 超大游击队员 | 显示全部楼层
tw2562 发表于 2021-01-13 03:06
ule玻璃国内应该也能生产吧

可以。某所正在试制3米口径的ULE玻璃反射镜,而1.8米的ULE玻璃反射镜已经下线,将会用在静止轨道高光谱观测项目上。
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CDer:001092141
发表于 2021-01-13 12:10 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

ak777 发表于 2021-01-12 13:08
太空中不具备高精度加工条件
在地面上都是恒温微震车间,太空上温差巨大,仪器精度基本无法保证校准吧

说起来空间站顶多几百吨,本身设备的运行,人员的活动等等,产生的震动会传递到加工设备,不知道有没影响
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CDer:001063176
发表于 2021-01-13 13:01 | 显示全部楼层

RE: 我觉得“零膨胀玻璃”比“碳化硅”更有前途

zjw2019 发表于 2021-01-13 11:45
可以。某所正在试制3米口径的ULE玻璃反射镜,而1.8米的ULE玻璃反射镜已经下线,将会用在静止轨道高光谱观 ...

那就好,那么这个碳化硅和ULE各有什么优缺点呢?哪种更适合做太空望远镜?前面分析的也只是推测,媒体也不是完全可信
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CDer:001085938
发表于 2021-01-13 15:06 | 显示全部楼层
有人多大胆,地有多大产,实在佩服呀
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CDer:001119437
发表于 2021-01-13 15:10 | 显示全部楼层
玻璃是固体还是液体?
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