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學(xué)習(xí)、攻克光學(xué)配準(zhǔn)技藝

張邦寧

<p class="ql-block">太原衛(wèi)星發(fā)射場發(fā)射“資源一號01”星</p> <p class="ql-block">多光譜CCD相機</p> <p class="ql-block">技術(shù)人員正在測試</p> <p class="ql-block">專題技術(shù)討論會</p> <p class="ql-block">“資源一號01”星在軌運行</p> <p class="ql-block">上個世紀(jì)八十年代，世界航天遙感衛(wèi)星強國已經(jīng)邁入實時傳輸型數(shù)字遙感衛(wèi)星時代，只有我國和前蘇聯(lián)仍停滯在返回型膠片相機遙感衛(wèi)星時代。我們作為中國航天遙感專業(yè)的技術(shù)人員，心里都憋著一股勁，一定要趕上去。國家也及時地批準(zhǔn)立項: 研制中國實時傳輸型遙感衛(wèi)星。其中作為重大攻關(guān)項目之一的“多光譜CCD相機研制任務(wù)”就責(zé)無旁貸地落到我們（已經(jīng)成功研制出返回型膠片相機的國家隊）和西安504所（具有數(shù)字成像電路技術(shù)經(jīng)驗）的肩膀上。剛開始我們也準(zhǔn)備學(xué)藝，與先進國家技術(shù)合作。特別請了最先進的法國Spot衛(wèi)星專家來洽談，一位法國空間研究中心的專家來華，在中關(guān)村“北京衛(wèi)星制造廠”考察了車間和試驗室之后，來到衛(wèi)星總師孫家棟院士辦公室講: 中國目前不具備研制數(shù)字遙感衛(wèi)星條件，無法開展合作。把向外國人學(xué)藝之路堵死了。我們只能想方設(shè)法用中國的智慧，來攻克難關(guān)。</p><p class="ql-block"> 多光譜CCD相機技術(shù)是集光學(xué)、機械學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、數(shù)字成像電路、電子通訊等多學(xué)科一體的精密、復(fù)雜系統(tǒng)，需要與國內(nèi)外上百家單位合作才能夠?qū)崿F(xiàn)。而光學(xué)配準(zhǔn)技術(shù)是其關(guān)鍵、核心技術(shù)之一，必須要攻克它，掌握這項技藝。所謂光學(xué)配準(zhǔn)，通俗地講，即是將5個譜段的CCD線陣（相機有1 個全色譜段，4 個單色譜段組成，每個譜段由3 片CCC探測器（芯片）拼接而成，每片CCD探測器由6000多個像元線陣構(gòu)成，國外進口得到）準(zhǔn)確地安置在像面即焦平面位置，并且5個譜段的同序號像元要一一對準(zhǔn)，誤差不能超過4.4 um(0.3像元直徑)，相當(dāng)于一根頭發(fā)直徑的1/10。但是我們從來沒有接觸過此類工作，甚至不知道CCD器件如何與分光棱鏡連接。我們廣泛查閱國外資料，這才得知CCD器件是嵌入棱鏡的，而如何嵌入則不得而知，只能靠自己來摸索。總體來講，我們原理上是清楚的，就是要看得清，調(diào)得細，放得準(zhǔn)，固得牢。為此制定了詳細的技術(shù)要求，請國內(nèi)頂尖的機床研究所研制出專用的拼接、配準(zhǔn)儀，采用大相對孔徑、長工作距顯微物鏡與電視顯示系統(tǒng)對CCD線陣進行觀察、測量以及調(diào)整，用專用軟件系統(tǒng)測量和調(diào)整了CCD線陣的共焦位置以及5 個譜段的共焦與對準(zhǔn)。在實施中，編制了詳盡的操作工藝細則，技術(shù)人員用工藝件反復(fù)摸索試驗，一絲不茍，精益求精，形成了一整套光學(xué)拼接、配準(zhǔn)技藝，最終實現(xiàn)了多光譜配準(zhǔn)精度為0.3像元，滿足總體指標(biāo)要求，這在我國尚數(shù)首次。</p><p class="ql-block"> 為了保證產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，我們進一步提出“恒溫、恒濕、防震、防污染、防靜電、防輻射”的環(huán)境要求，建立了一流的試驗室，1991年在良鄉(xiāng)機場，多光譜CCD相機模樣相機成功地實現(xiàn)了飛機照相試驗，為整星轉(zhuǎn)入正樣階段研制打下堅實基礎(chǔ)，我們獨創(chuàng)的光學(xué)配準(zhǔn)技藝也成為了中國航天遙感科技中一個小絕技。</p>