美國國家航空航天局（NASA）于2026年8月30日發(fā)射次世代“南希·格雷斯·羅馬”太空望遠(yuǎn)鏡。該任務(wù)搭載的日本制造精密光學(xué)組件來自夏目光學(xué)、光學(xué)技研與三共光學(xué)工業(yè)三家企業(yè)。這些部件直接服務(wù)于日冕儀系統(tǒng)，旨在壓制恒星強(qiáng)光以捕捉暗弱系外行星信號，標(biāo)志著日本超精密光學(xué)制造能力已深度嵌入全球空間探測供應(yīng)鏈。

羅馬望遠(yuǎn)鏡的主力設(shè)備廣域巡天儀（WFI）配備約3億像素紅外相機(jī)，視場較哈勃望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)大百倍，主要用于暗能量測繪與系外行星統(tǒng)計(jì)。除WFI外，由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）主導(dǎo)開發(fā)的日冕儀承擔(dān)關(guān)鍵科學(xué)目標(biāo)：通過物理遮擋與主動(dòng)光學(xué)校正壓制恒星直射光，直接成像鄰近暗弱行星或塵埃盤。該系統(tǒng)需在極端溫差與真空環(huán)境下維持納米級面型精度，并將恒星光抑制至十億分之一量級。空間光學(xué)系統(tǒng)對元件的表面粗糙度、鍍膜均勻性及偏振特性提出嚴(yán)苛要求，常規(guī)工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)無法直接套用。

日冕儀核心光學(xué)部件的分工

在日冕儀的光路設(shè)計(jì)中，日本企業(yè)按功能模塊進(jìn)行了精準(zhǔn)切割。夏目光學(xué)負(fù)責(zé)提供日冕掩模的精密光學(xué)基板。掩模本身用于物理遮擋強(qiáng)光，而基板作為其承載結(jié)構(gòu)，需具備極低的熱膨脹系數(shù)與亞納米級表面平整度。該企業(yè)聯(lián)合北海道大學(xué)開展專項(xiàng)研發(fā)，依托自身在復(fù)雜曲面研磨與多層介質(zhì)膜鍍膜工藝上的積累，確?；逶跓嵫h(huán)測試中不發(fā)生微形變。光學(xué)技研則承擔(dān)了沃爾拉斯頓棱鏡的制造任務(wù)。該棱鏡利用雙折射效應(yīng)將入射光分解為振動(dòng)方向正交的兩束偏振光，通過對比兩束光的強(qiáng)度差異，可有效剝離恒星散射光與行星反射光中的偏振特征，顯著提升信噪比。此類偏振器件的裝配需嚴(yán)格控制膠合應(yīng)力，防止雙折射效應(yīng)衰減。

三共光學(xué)工業(yè)主要供應(yīng)偏振觀測光路中的集光透鏡。該透鏡負(fù)責(zé)將經(jīng)棱鏡分光后的微弱信號高效耦合至探測器陣列，其通光孔徑與焦距匹配直接影響Zui終成像亮度。整套偏振觀測子系統(tǒng)由東京大學(xué)與天體生物學(xué)中心主導(dǎo)設(shè)計(jì)，并獲奧普托克拉夫特（Optocraft）協(xié)同支持，三共光學(xué)工業(yè)通過日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）渠道完成交付與集成驗(yàn)收。此類空間級光學(xué)鏈路不僅依賴單一元件性能，更強(qiáng)調(diào)各部件間的光軸對準(zhǔn)公差與應(yīng)力釋放控制。光學(xué)組裝通常采用零力夾具與惰性氣體環(huán)境，避免微粒污染或機(jī)械預(yù)緊力導(dǎo)致的面形畸變，任何環(huán)節(jié)的累積誤差都可能導(dǎo)致系統(tǒng)對比度斷崖式下降。

超精密加工標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用啟示

此次項(xiàng)目驗(yàn)證的技術(shù)路徑將直接反哺NASA后續(xù)規(guī)劃的“宜居世界天文臺”。該下一代設(shè)施同樣聚焦類地行星大氣光譜分析，對高對比度成像系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求更為苛刻。對于國內(nèi)光學(xué)制造企業(yè)而言，參與此類國際航天供應(yīng)鏈需跨越多項(xiàng)隱性門檻：一是空間環(huán)境適應(yīng)性認(rèn)證，包括符合ASTM E595標(biāo)準(zhǔn)的低出氣率控制、抗輻射涂層及長周期軌道熱力學(xué)穩(wěn)定性驗(yàn)證；二是偏振光學(xué)器件的消光比指標(biāo)，常規(guī)工業(yè)級棱鏡難以滿足航天級10^-6以上的偏振純度需求；三是鍍膜工藝的批次一致性，多層介質(zhì)膜在紫外至近紅外波段的反射率波動(dòng)需控制在0.5%以內(nèi)，且需具備原位膜厚監(jiān)控能力。

• 核查光學(xué)基板的離子束拋光或磁流變加工記錄，確認(rèn)面形精度是否達(dá)到λ/20以上（@633nm）。
• 評估偏振分光元件的消光比測試報(bào)告，優(yōu)先選擇具備全波段偏振校準(zhǔn)能力的供應(yīng)商。
• 確認(rèn)鍍膜車間潔凈度等級與在線膜厚監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，避免多層介質(zhì)膜在深空低溫下出現(xiàn)應(yīng)力開裂或脫層。

日本精密光學(xué)產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年航天項(xiàng)目迭代，已形成從高純石英材料提純、超精密磨削到環(huán)境模擬測試的完整閉環(huán)。中國企業(yè)在高端鏡頭、激光加工及半導(dǎo)體檢測設(shè)備領(lǐng)域雖已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，但在面向深空探測的定制化光學(xué)組件方面，仍需強(qiáng)化基礎(chǔ)工藝數(shù)據(jù)庫建設(shè)與長周期可靠性驗(yàn)證。隨著商業(yè)航天與低軌星座建設(shè)加速，國產(chǎn)高精度光學(xué)元件有望在衛(wèi)星載荷、空間遙感及地面站終端市場逐步替代進(jìn)口，但短期內(nèi)仍需在極端工況下的壽命預(yù)測模型與潔凈室分級管理上持續(xù)投入，以縮小與國際頭部供應(yīng)商的工藝代差。