第四百六十六章:時域物質波透鏡

　　普通觀眾聽不懂這些專業術語，不代表蹲守在直播間里面的各國專家聽不懂。

　　特別是合金材料以及鏡面制造方面的專家，在聽到這一系列指數的時候均忍不住倒吸了口涼氣。

　　弧度誤差0.0000108rad；

　　鏡面IRI指數0.0000023m/km

　　這些數據代表的是什么，他們再清楚不不過。

　　這些指數，代表的是頂級的鏡面拋光打磨工藝。

　　通俗的來說，花費了一百多億米金，耗費了近十五年時間才上天的世上最強鴿王‘韋伯望遠鏡’的鏡面，都遠遠比不上眼前的這塊鈹銥合金。

　　如果將韋伯望遠鏡的鏡面指數化，其速冷前和速冷后的弧度誤差在0.0002rad左右、鏡面IRI指數會更高，恐怕能達到0.00007m/km。

　　和眼前的這面鈹銥合金鏡面相比，其指數化數據能相差十幾倍甚至幾十倍。

　　當然，這和兩者使用的材料和結構不同也有關系。

　　韋伯望遠鏡的鏡面雖然同樣使用的是鈹合金，但并非鈹銥合金，在熱膨脹系數上肯定比不過后者。

　　而結構上就更好說了。

　　韋伯望遠鏡發射的時候，因為發射火箭運力的關系，會盡力的去減輕發送貨物的重量。

　　而這其中，就有針對鏡面的調整工作。

　　鈹合金的密度雖然很低，只有1.85

　　g/cm，遠比鐵的7.86

　　g/cm要來的低，但畢竟也是金屬。

　　而微博望遠鏡的鏡面則都是有鈹合金制造的，所以為了降低鏡面的重量，工作人員首先會切掉鈹鏡坯的大部分背面，只留下一個薄的“肋”結構。

　　雖然大部分金屬都消失了，但這個肋骨足以保持鏡面的整個形狀的穩定。

而這個操作能夠使每個部分都非常輕。一個鈹鏡片的質量為　　公斤。

　　極大的降低了鏡面的重量。

　　而對于韓元來說。

　　20公斤，別說是一塊直徑超過一點三米的巨型鏡面了，就是他目前手里的這塊鈹銥合金就遠超過這個重量了。

　　偷空鏡面，降低重量，這一點在一定程度上也會降低鏡面本身的穩定性，只不過這個降低的程度是在可接收范圍之內而已。

　　不過對于韓元來說，沒必要這樣做。

　　他有著足夠推力的航天飛機，能將超重的空間望遠鏡送上太空。

　　所以盡可能的去提升鏡面的反射效果才是目的。

　　對鈹銥合金的低溫檢測完成后，韓元將暴露在低溫下而導致的反射鏡段形狀的變化，以及相關的數據全部記錄了下來，而后開始計算和調整鏡面的打磨拋光角度、速度、弧度等信息。

　　針對太空望遠鏡鏡面的打磨拋光不是一次就能完成的，即便是他，在預先通過數據模型幾乎完美的計算了打磨拋光數據后，拋光出來的鏡面依舊有瑕疵。

　　比如某一部分的弧度誤差有些偏大，某一部分的鏡片平整度偏高等等。

　　隨著這些偏大偏高的地方依舊符合標準數值，但是卻可以通過計算來進行進一步的優化調整，進而提高鏡面的反射性能。

　　雖然很麻煩，但這對于他來說是完全值得的。

　　鏡面性能越高，能看到的東西也就越清晰。

　　特別是韓元還想借助這臺空間望遠鏡仔細的觀察一下太陽系外的情況，看看太陽系外到底發生了什么。

　　所以對鏡面的打磨拋光，就要更加的精益求精了。

　　低溫檢測完成后，依據記錄下來的各項數據，韓元再一次對鈹銥合金鏡面進行了調整。

　　這次調整又花費了五天的時間，不過很是值得。

　　第三次的調整，幾乎將鏡面的每一部分的平整度都降低至了0.00006m/km。

　　別看只是少了一個萬分點，提升的性能可能還不到百分之一甚至千分之一。

　　但最終制造組裝成性能后，這一點的性能提升，能讓這臺空間望遠鏡能看到的距離提升數光年，甚至是數十光年。

　　一點小小的差別，放到以光年計數的宇宙中，產生的誤差，影響能大到不可思議。

　　就這樣，時間一點一點的過去，折騰了差不多近二十天時間，韓元總算完成了鈹銥合金鏡面的所有工作。

　　測試、調整，測試，調整；再測試，再調整.....

　　整整大半個月的時間，全都耗費在這個上面了。

　　可以說這是自從直播以來，耗費制造時間最長的單個零件了，也是所有零件中，最為精密的了。

　　即便之前制造過的納米級光刻機和納米級的碳基芯片，其精密度也沒有低至五納米級別。

　　不過花費的時間是完全值得的，這一塊實驗用的鈹銥合金鏡面在各種測試中都符合基礎要求。

　　而且在他的精益求精之下，最終成型的鏡面各種指數遠超出原有的設定。

　　如果說，在之前的目標中，這臺空間望遠鏡能看到一百三十億年以前的宇宙發出的紅外光。

　　那么現在，韓元估計這個年數能再往前提升五億年左右。

　　別看提升的百分比并不多，但這對于當前宇宙來說，是非常難的。

　　盡管紅外光具有相當良好的傳播性，但越是時間久遠的紅外光，被湮滅在宇宙中的概率也就越高。

　　而即便是偶爾有能到達地球的，那也需要相當高性能的空間望遠鏡才能捕捉到。

　　因為穿過茫茫宇宙，它們已經微弱到很難被人發現了。

　　完成實驗用的鈹銥合金鏡面，收集到各種數據后，剩下的，就是開始制造真正的太空望遠鏡鏡面了。

　　這項工作韓元沒有親自動手，將其交給了X1型工業機器人，他自己則開始動手制造太空望遠鏡的另一個關鍵零件。

　　他親自動手制造的，是鏡面系統中的三級反射鏡和精細轉向鏡。

　　在一臺紅外感應外太空望遠鏡設備中，有三大基本系統結構。

　　鏡面結構系統、綜合科學儀器結構系統、以及控制結構系統。

　　相對于后兩者來說，前者是整個望遠鏡的核心部分。

　　也是最難制造的部分。

　　拿他設計的這臺紅外光望遠鏡來說，一套完整的鏡面結構包含了主鏡、次鏡、三級反射鏡、精細轉向鏡一共四套組鏡。

　　其中主鏡共有十八塊，次鏡、三級反射鏡、精細轉向鏡都是一塊。

　　這二十一塊鏡面組成了一個完整觀察鏡。

　　其中面向太空，次鏡面向主鏡。

　　其形狀和一把撐開雨傘有些類似。

　　只不過這把‘雨傘’它是內側對著天空的。

　　主鏡就像雨傘撐開后倒放在地面上的雨布，天空中下的雨，就是遙遠的外太空傳遞來光，落在雨布上后被收集起來。

　　而次鏡則是‘傘把’，因為主鏡特殊的弧形，落在上面的紅外光會被集中反射到傘把上。

　　而傘把（次鏡）會將這些光再一次反射到三級反射鏡上。

　　如果依舊用雨傘來比喻的話，那么三級反射鏡和精細轉向鏡就是雨傘上的那個固定用的彈簧和撐傘的骨架。

　　它們的背后連接著綜合科學儀器結構。

　　可以將次鏡傳遞回來的光與圖像進一步穩定，然后按照不同的類型傳遞給不同的科學載荷模塊進行分析。

　　分析完成的數據再通過通信模塊傳遞回地球。

　　全程到這里結束。

　　這就是韓元設計的紅外光反射空間望遠鏡是如何觀察宇宙，并繪制星圖的全過程。

　　其原理就是普通的光學折射，只不過折射的是人眼看不到的紅外線而已。

　　當然，除了紅外光折射觀察宇宙外，他設計空間望遠鏡還有一套地外行星發現模塊。

　　這個模塊的作用和前者不同，前者是用于觀察數百億光年之外的宇宙的。

　　而后者的作用，是在太陽系鄰近數十光年之內，尋找是否存在與地球條件相似的行星，并進一步為解開地外生命的“懸念”獲取寶貴的線索。

　　當然，在韓元手上，它的作用是探索太陽系外的近距離外太空中都有什么。

　　泰山基地的前任宿主遺留給他的話語到現在都還一直停留在他腦海中念念不忘。

　　再加上那些很明顯是從太陽系外過來的巨型昆蟲。

　　太陽系外到底存在著什么東西，比外星人更讓韓元感興趣。

　　三級反射鏡、精細轉向鏡的制造，難度比主鏡的制造更大。

　　這個原理，其實和光刻機里面的掩膜版其實是一樣的。

　　主鏡是一級掩膜版，三級反射鏡和精細轉向鏡是末級掩膜版。

　　它需要將主鏡反射過來的光線全部接收，并且確保這些光線和圖像沒有任何損失，甚至還要對其進一步的做穩定。

　　兩者的難度，就好比在核桃上和在米粒上雕刻同一副畫一樣。

　　雖然都很難，但后者的難度明顯比前者更高。

　　將主鏡和次鏡的制造工作交給X1型工業機器人后，韓元來到了數控工廠中。

　　實驗用的鈹銥合金鏡面能在物理實驗室中制造出來，但三級反射鏡和精細轉向鏡的鏡面不行。

　　物理實驗室里面工具達不到制造這種鏡面的級別要求，只能借助數控工廠里面更加精密的設備來完成。

　　制造三級反射鏡和精細轉向鏡和材料并沒有什么變化，兩者都都是鈹銥合金。

　　不同的是，三級反射鏡和精細轉向鏡上不僅要求精度更高，而且還需要自帶一套冷卻系統。

　　嚴格的來說，三級反射鏡和精細轉向鏡自身的溫度要低于主鏡和次鏡一個級別甚至兩個級別。

　　因為只有更低的溫度，才能更好、更精準的接收次鏡折射回來的紅外光。

　　如果溫度一樣，三級反射鏡和精細轉向鏡接收到的紅外光有一定的概率會出現光譜模糊的情況。

　　一旦光譜模糊，計算機就無法還原拍攝到的深空，即便是還原出來了，也會出現失真等問題。

　　這在高精度的太空望遠鏡里面是絕對不允許的。

　　取出事先準備好的鈹銥合金，韓元在數控工廠內忙碌了起來。

　　相對比主鏡帶有些弧度來說，三級反射鏡和精細轉向鏡本身都不帶弧度。

　　它們是平整的鏡面。

　　從這一點來說，是更加有利于鏡面的加工的。

　　只不過更高要求的精細度，依舊自身需要攜帶冷卻系統讓它們加工難度更高。

　　更高的鏡面精細度對于韓元來說并不是太難的事情。

　　編寫好數控程序后，他將鈹銥合金鏡面交給了數控設備，自己則思考如何給三級反射鏡和精細轉向鏡降溫。

　　主鏡和次鏡的工作溫度是在零下二百二十三度的極端低溫中工作的。

　　這個溫度是韓元通過鈹銥合金的性能計算出來的。

　　在223℃的環境中，鈹銥合金本身的紅外熱輻射就可以忽略不計了，不會對鏡面反射外來紅外線造成影響。

　　而三級反射鏡和精細轉向鏡的溫度要求還要更低。

　　當然，如果是單純的要制造一個這樣的溫度，對于他來說有不少的辦法。

　　比如激光制冷、比如氦氣制冷等等。

　　想了想，韓元將目標鎖定在兩種方式上。

　　第一種是液氦制冷，這種方式最低的極限可以將溫度降低到接近270℃。

　　但這種方法有個缺點，液氦制冷比較適合室內制冷，如果是在廣闊的太空中，它并不是很適合。

　　當然，韓元可以選擇將透鏡挖空，在透鏡內布管線，通過這種方式來進行降低鏡面溫度。

　　但同樣有著缺點，那就是鏡面的冷熱可能不均勻，而且液氦的溫度不好控制。

　　不過這種方法依舊被韓元列入了計劃中。

　　第二種則是‘時域物質波透鏡’制冷法。

　　這種一聽就是物理界名詞，其實還真的是來自物理界。

　　其原理類似于激光制冷，只不過要更加復雜。

　　簡單來說，就是通過減慢粒子運動的速度來降低系統的溫度。

　　通過將玻色愛因斯坦凝聚(BEC)的激發與磁透鏡結合，可以制造出來了一個‘時域物質波透鏡系統’。

　　通過將‘時域物質波透鏡’的焦點置于無窮遠處，就能將系統內的總內部動能降低到三十八皮開爾文。

　　通過這種方法，理論上來說，可以將系統域內的溫度最多可以降低到十七皮開爾文。

　　十七皮開爾文，也就是256.15攝氏度。

　　這個溫度雖然比不上液氦制冷的極限，但相對而言，它能控，且更加穩定。

　　缺點是制造起來很復雜，且對計算的負荷要求較大。

　　兩種方法，各有各的優點和缺點，所以韓元決定這兩種方法都嘗試一下，看看哪一種更加適合。

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