空間光學(xué)技術(shù)發(fā)展與展望

王小勇

（北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）

0 引言

空間光學(xué)是在高層大氣中和大氣外層空間利用光學(xué)設(shè)備對(duì)空間和地球進(jìn)行觀測(cè)與研究的技術(shù)，是應(yīng)用光學(xué)的一個(gè)學(xué)科分支?？臻g光學(xué)遙感器是應(yīng)用空間光學(xué)技術(shù)從空間對(duì)地球陸地、海洋、大氣和地外天體進(jìn)行觀測(cè)和研究的光學(xué)設(shè)備[1]。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始空間光學(xué)遙感器的研制，50年來獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，有力地推動(dòng)了空間光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也帶動(dòng)了我國(guó)應(yīng)用光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

空間光學(xué)遙感器在太空中長(zhǎng)期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)特有的光學(xué)觀測(cè)任務(wù)，必須適應(yīng)復(fù)雜的空間環(huán)境，因此需要在光學(xué)設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)等方面發(fā)展獨(dú)特的技術(shù)以滿足任務(wù)要求?？臻g光學(xué)技術(shù)需滿足如下任務(wù)要求：

（1）空間光學(xué)系統(tǒng)長(zhǎng)焦距大視場(chǎng)高性能要求

空間光學(xué)遙感器一般距離觀測(cè)目標(biāo)幾百千米，要實(shí)現(xiàn)較高的分辨率和成像幅寬，需要大視場(chǎng)長(zhǎng)焦距的光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了很高的要求。

（2）空間光學(xué)儀器輕小型化要求

空間光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量在很大程度上決定了整個(gè)衛(wèi)星或飛行器的體積和質(zhì)量，極大地影響衛(wèi)星研制、發(fā)射以及在軌運(yùn)行成本，通常要求空間光學(xué)系統(tǒng)體積小、質(zhì)量輕。

（3）適應(yīng)惡劣環(huán)境的要求

空間光學(xué)儀器要能適應(yīng)嚴(yán)酷的力學(xué)環(huán)境和在軌運(yùn)行環(huán)境?？臻g光學(xué)系統(tǒng)必須能經(jīng)受住發(fā)射時(shí)的沖擊、振動(dòng)考驗(yàn)，能夠長(zhǎng)期在真空、微重力、復(fù)雜多變的外熱流環(huán)境以及強(qiáng)電離輻射等嚴(yán)酷的太空環(huán)境下穩(wěn)定工作。

（4）在軌穩(wěn)定性可靠性要求高

空間光學(xué)儀器無法像地基光學(xué)儀器那樣定期進(jìn)行維護(hù)，出現(xiàn)故障也幾乎無法維修，因此，需要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料選擇、光學(xué)加工裝調(diào)等方面采取技術(shù)手段，使空間光學(xué)儀器具備優(yōu)異的穩(wěn)定性能和可靠性，確保長(zhǎng)期在軌有效運(yùn)行。

圍繞著上述技術(shù)要求和難題，經(jīng)過50年的積累和發(fā)展，我國(guó)在空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、輕小型化空間光學(xué)技術(shù)、高精度空間光學(xué)制造技術(shù)以及空間環(huán)境適應(yīng)性和可靠性技術(shù)等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，研制了幾代高性能空間光學(xué)遙感器，推動(dòng)了我國(guó)空間光學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

1 空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光學(xué)鏡頭直接決定了遙感器的成像品質(zhì)和體積規(guī)模，很大程度上決定了整個(gè)遙感器方案的優(yōu)劣。隨著空間光學(xué)遙感器分辨率和成像視場(chǎng)等技術(shù)要求的不斷提升，空間光學(xué)系統(tǒng)的形式不斷推陳出新：最初的膠片型相機(jī)采用折射式光學(xué)系統(tǒng)，可以在可見光譜段內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的成像品質(zhì)，光學(xué)系統(tǒng)焦距達(dá)到幾百毫米，光學(xué)系統(tǒng)長(zhǎng)度超過焦距長(zhǎng)度；20世紀(jì)80年代，相機(jī)進(jìn)入到傳輸型時(shí)代，要求光學(xué)系統(tǒng)焦距超過1m，譜段要能夠覆蓋可見光和短波紅外，折射式系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足要求，因此發(fā)展了以施密特系統(tǒng)為代表的空間折反式光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)采用輕量化反射鏡技術(shù)降低系統(tǒng)質(zhì)量，提高穩(wěn)定性，光學(xué)系統(tǒng)長(zhǎng)度與焦距長(zhǎng)度接近，可以采用反射鏡折疊光路縮短相機(jī)的體積；90年代中后期，隨著相機(jī)分辨率要求的進(jìn)一步提高，繼續(xù)采用折反射式光學(xué)系統(tǒng)，相機(jī)的體積和質(zhì)量無法滿足衛(wèi)星的約束要求，空間光學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，開始采用全反射光學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要光學(xué)元件全部采用非球面反射鏡，通過各反射鏡頂點(diǎn)曲率半徑、非球面系數(shù)、鏡間距等參數(shù)優(yōu)化，可以在較大的視場(chǎng)范圍內(nèi)消除各種光學(xué)像差，達(dá)到理想的成像品質(zhì)。由于光路多次反射，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于焦距長(zhǎng)度，相機(jī)具有長(zhǎng)焦距、體積小的特點(diǎn)，而且譜段范圍覆蓋更寬，從可見光譜段、近紅外譜段一直到熱紅外譜段；近年來，隨著多光譜相機(jī)性能要求的不斷提高，相機(jī)的譜段通道數(shù)量不斷增加，從單通道光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展到復(fù)雜多通道一體化光學(xué)系統(tǒng)、多維度光學(xué)系統(tǒng)，光譜細(xì)分程度不斷提高，從多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)到超光譜成像光學(xué)系統(tǒng)[2-4]。

圖1 多通道集成式光學(xué)系統(tǒng)Fig.1 Optical system with multi-channel integration

當(dāng)前，全譜段、多通道、反射式光學(xué)系統(tǒng)已成為空間光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展的主流方向，圖 1為一個(gè)典型的多通道光學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為3個(gè)通道、12個(gè)譜段，可實(shí)現(xiàn)從可見光到熱紅外譜段（0.45μm～12.5μm）的成像。主光學(xué)系統(tǒng)為二次成像三鏡消像散（RUG-TMA）全反射式結(jié)構(gòu)型式，利用離軸孔徑消除次鏡帶來的中心遮攔?？梢姽馔ǖ琅c紅外通道共用主鏡和次鏡，在中間像面處放置反射鏡，通過分視場(chǎng)的方式實(shí)現(xiàn)可見光通道和紅外通道的分光。在紅外通道出瞳前方加入分色片，實(shí)現(xiàn)短中波紅外通道和長(zhǎng)波紅外通道的分光，從而實(shí)現(xiàn)可見光、短中波紅外和長(zhǎng)波紅外3個(gè)通道同時(shí)成像，每個(gè)通道通過組合濾光片實(shí)現(xiàn)譜段的細(xì)分，最終實(shí)現(xiàn)12個(gè)譜段成像。

2 輕小型化空間光學(xué)技術(shù)

空間光學(xué)遙感器進(jìn)入長(zhǎng)焦距高分辨率時(shí)代后，相機(jī)的輕小型化設(shè)計(jì)就成為空間光學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。最初的空間光學(xué)系統(tǒng)采用折射式光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)元件無法采取輕量化措施。20世紀(jì) 90年代中國(guó)“資源二號(hào)”衛(wèi)星相機(jī)采用了改進(jìn)型施密特光學(xué)系統(tǒng)，主反射鏡和平面反射鏡采用了輕量化技術(shù)，相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)鏡筒采用了碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，相機(jī)的質(zhì)量得到了顯著降低。在中國(guó)“資源二號(hào)”衛(wèi)星相機(jī)研制過程中，發(fā)展了兩種反射鏡輕量化技術(shù)：一種是微晶反射鏡背部打孔實(shí)現(xiàn)輕量化；另一種是具有完整背板的蜂窩夾芯ULE輕質(zhì)反射鏡技術(shù)，兩種反射鏡的輕量化程度都接近80%。首次使用復(fù)合材料鏡筒，通過優(yōu)化鋪層設(shè)計(jì)，達(dá)到了軸向零膨脹高剛度的要求，使相機(jī)具備了高輕量化、高精度以及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。近10年來，SIC和SIC基復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展迅猛，SIC材料憑借優(yōu)異的比剛度和熱性能，在空間光學(xué)系統(tǒng)上得到廣泛應(yīng)用。2014年發(fā)射的“高分二號(hào)”衛(wèi)星相機(jī)采用了高輕量化率的SIC反射鏡（見圖2），系統(tǒng)反射鏡的輕量化率達(dá)到85%以上，有效降低了反射鏡的面密度；相機(jī)前鏡筒采用C/SIC材料，具有高力熱穩(wěn)定性和零濕脹的優(yōu)點(diǎn)，使相機(jī)具有了優(yōu)異的抗力學(xué)性能和空間穩(wěn)定性[5-7]。

圖2 “高分二號(hào)”衛(wèi)星相機(jī)SIC反射鏡Fig.2 SIC primaray mirror of GF-2 satellite camera

在反射鏡采用輕量化技術(shù)的基礎(chǔ)上，反射鏡支撐技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展。為了保證反射鏡能夠經(jīng)受住發(fā)射力學(xué)環(huán)境，在軌保持高的空間穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的小口徑反射鏡支撐一般采用裝框的形式，盡可能增加反射鏡組件的剛度。但是隨著反射鏡口徑的增大以及輕量化要求的不斷提高，這種支撐方式已經(jīng)無法滿足要求，需要采用符合運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的離散支撐方式。這種定位支撐為靜定支撐，即約束正好等于需要消除的自由度數(shù)，也就是具有精確定位功能，同時(shí)又避免了過約束對(duì)反射鏡產(chǎn)生應(yīng)力，從而影響反射鏡的面形。在地面環(huán)境下，采用重力卸載措施，降低重力對(duì)反射鏡面形的影響；在發(fā)射階段采用輔助支撐，使反射鏡能夠經(jīng)受惡劣的發(fā)射環(huán)境的影響[8-9]。

3 先進(jìn)空間光學(xué)制造技術(shù)

空間光學(xué)元件的加工精度，直接影響了空間光學(xué)系統(tǒng)的性能?？臻g光學(xué)元件的加工從傳統(tǒng)的手修、小磨頭加工，發(fā)展到現(xiàn)在的高精度確定性加工。

目前采用數(shù)控高精度超聲銑磨成型技術(shù)可實(shí)現(xiàn)反射鏡輕量化率優(yōu)于90%，輕量化孔及嵌套孔形位精度優(yōu)于5μm，面形精度優(yōu)于5μm，大大提高了加工效率，較傳統(tǒng)銑磨成型加工周期可以提高35%～50%。圖3為直徑1.86m輕量化非球面反射鏡。

圖3 直徑1.86m輕量化非球面反射鏡Fig.3 Lightweight aspheric mirror with diameter of 1.86m

以高精度智能數(shù)控研拋和離子束加工為代表的確定性研拋加工技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件高效率、高精度的加工。高精度智能數(shù)控研拋技術(shù)將光學(xué)加工與先進(jìn)的工業(yè)化機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)面形實(shí)時(shí)確定性修整，有效控制鏡面中高頻誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面反射鏡表面品質(zhì)（面形精度、粗糙度等）和表內(nèi)品質(zhì)（如亞表面損傷層等）的同時(shí)控制，如圖 4所示?？蓪?shí)現(xiàn)面形精度優(yōu)于 λ/70（RMS），殘余高頻誤差優(yōu)于λ/200（RMS）。面向超薄光學(xué)元件和超輕量化精密加工需求，離子束加工技術(shù)日趨成熟，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件非接觸、確定性、納米級(jí)可控去除，加工精度優(yōu)于λ/100（RMS）。采用離子束加工，工件無承重、無邊緣效應(yīng)、無網(wǎng)格效應(yīng)，對(duì)超輕、超薄空間光學(xué)零件加工具有極大的優(yōu)勢(shì)。

圖4 智能機(jī)械手研拋Fig.4 Polishing with intelligent mechanical arm

空間光學(xué)系統(tǒng)的低應(yīng)力、高精度裝調(diào)技術(shù)極大地影響空間光學(xué)遙感器的在軌性能和穩(wěn)定性?？臻g光學(xué)裝調(diào)技術(shù)先后經(jīng)歷了“預(yù)留公差型裝調(diào)技術(shù)”、“誤差補(bǔ)償型裝調(diào)技術(shù)”和“全過程仿真像質(zhì)預(yù)估裝調(diào)技術(shù)”。全過程仿真像質(zhì)預(yù)估裝調(diào)技術(shù)將預(yù)留公差型與誤差補(bǔ)償型裝調(diào)技術(shù)相結(jié)合，即在原有預(yù)留公差型裝調(diào)技術(shù)基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代化的測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)測(cè)量裝調(diào)過程中的各控制參數(shù)；并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的像質(zhì)仿真預(yù)估，再根據(jù)像質(zhì)仿真預(yù)估的結(jié)果來指導(dǎo)、確定、調(diào)整相關(guān)參數(shù)。全過程仿真像質(zhì)預(yù)估技術(shù)在反射式、折射式光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程廣泛使用，并且逐漸成為光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)過程問題診斷及解決的有效方法。

計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)是全過程仿真像質(zhì)預(yù)估裝調(diào)的核心技術(shù)。光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)技術(shù)綜合運(yùn)用了現(xiàn)代光學(xué)測(cè)量技術(shù)、光學(xué)CAD技術(shù)、數(shù)學(xué)計(jì)算方法等多項(xiàng)技術(shù)，是對(duì)復(fù)雜、高精度光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行可視、定量、有序、科學(xué)裝調(diào)的技術(shù)及方法，是獲得高品質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，其典型步驟如圖 5所示[10]。

圖5 計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)Fig.5 Computer-aided optical assembly

空間光學(xué)元件加工和空間光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)面臨的一個(gè)共性問題是要在重力場(chǎng)條件下，制造出在零重力條件下具有良好性能的光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于小尺寸光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)，可以通過提高剛度的方法，降低重力對(duì)系統(tǒng)的影響。隨著空間光學(xué)系統(tǒng)焦距的不斷增加和輕量化程度的不斷提高，光學(xué)元件和光學(xué)系統(tǒng)受重力影響變形加劇，需要采取重力卸載技術(shù)加以解決，見圖6[11]。

圖6 重力卸載Fig.6 General view of gravity offloading configuration

對(duì)于輕量化率超過80%的大口徑反射鏡，裝配誤差、環(huán)境溫度變化、零件殘余應(yīng)力等因素都會(huì)對(duì)反射鏡的面形精度產(chǎn)生影響，必須在重力卸載的條件下通過微應(yīng)力裝調(diào)消除重力及各種擾動(dòng)因素對(duì)裝調(diào)結(jié)果的影響。近年來，通過工程實(shí)踐發(fā)展出垂直裝調(diào)以及背部多點(diǎn)自適應(yīng)卸載技術(shù)，基于有限元分析結(jié)果設(shè)計(jì)的重力卸載裝置，卸載精度可優(yōu)于 λ/180（RMS）。研發(fā)出主動(dòng)式多點(diǎn)支撐卸載裝置及氣囊卸載裝置，采用大型氣缸實(shí)現(xiàn)上百個(gè)點(diǎn)的支撐，使得大口徑輕量化反射鏡加工、測(cè)量精度不斷提升[12]。另外，針對(duì)大口徑輕量化反射鏡組件及其整機(jī)的裝配測(cè)試，發(fā)展完善了不同級(jí)別的自適應(yīng)卸載技術(shù)，有力地保證了大口徑空間光學(xué)系統(tǒng)在軌性能。

4 空間環(huán)境適應(yīng)性與可靠性技術(shù)

空間光學(xué)遙感器從發(fā)射至入軌的飛行過程中要經(jīng)歷復(fù)雜力學(xué)環(huán)境考驗(yàn)，發(fā)射入軌后又長(zhǎng)期處于微重力、高真空、交變熱輻射環(huán)境中?？臻g光學(xué)系統(tǒng)從光學(xué)材料選擇、光機(jī)元件設(shè)計(jì)到系統(tǒng)制造檢測(cè)，必須考慮空間環(huán)境適應(yīng)性要求。此外，由于空間光學(xué)系統(tǒng)很難在軌維護(hù)，必須在地面環(huán)境下進(jìn)行充分試驗(yàn)驗(yàn)證，以暴露并消除設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)潛在的問題，提高儀器的可靠性和壽命。為了在地面充分考核光學(xué)遙感器的在軌性能，發(fā)展了空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗(yàn)技術(shù)。該技術(shù)一般采用大型真空設(shè)備模擬在軌真空環(huán)境，配備低溫?zé)岢聊M在軌深低溫冷背景，配備專門的外熱流設(shè)備模擬在軌運(yùn)行時(shí)光學(xué)遙感器的外熱流變換，并配備長(zhǎng)焦距真空平行光管等測(cè)量裝置，對(duì)光學(xué)遙感器的性能進(jìn)行測(cè)量。早期的熱光學(xué)試驗(yàn)是熱穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，在相對(duì)穩(wěn)定的極端外熱流條件下進(jìn)行光學(xué)測(cè)試。隨著光學(xué)遙感器技術(shù)指標(biāo)的提高，單純的穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)已經(jīng)無法真實(shí)反映出在軌真實(shí)的性能，瞬態(tài)熱光學(xué)試驗(yàn)技術(shù)，可真實(shí)地模擬空間光學(xué)遙感器在軌運(yùn)行時(shí)的外熱流變化情況，在變化的各種階段進(jìn)行測(cè)試，提高了測(cè)試的真實(shí)性。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前建成了外形直徑6.7m，配套50m可變焦距平行光管的大型真空環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，可以精確地模擬在軌環(huán)境，極限真空度達(dá)到5×10–5Pa，可以實(shí)現(xiàn)523K～23K的溫度控制，控溫精度小于±1℃，可以在模擬的在軌環(huán)境下實(shí)現(xiàn)大口徑空間光學(xué)遙感器的集成檢測(cè)和試驗(yàn)，驗(yàn)證遙感器設(shè)計(jì)的合理性并預(yù)估在軌成像品質(zhì)[13-14]。

空間光學(xué)遙感器還需要采用在軌標(biāo)定和測(cè)量/調(diào)整技術(shù)。在軌標(biāo)定確定儀器的輸入-輸出關(guān)系，是滿足遙感數(shù)據(jù)定量化應(yīng)用的前提。在軌標(biāo)定主要包括輻射定標(biāo)、光譜定標(biāo)、幾何定標(biāo)[15]。星上輻射定標(biāo)一般采用燈定標(biāo)、自然光源（太陽、月亮等）定標(biāo)和黑體定標(biāo)?！案叻治逄?hào)”衛(wèi)星上的全譜段光譜成像儀通過漫反射板全光路全口徑太陽定標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了可見光、近紅外、短波紅外波段的高精度絕對(duì)輻射定標(biāo)，定標(biāo)精度優(yōu)于5%；通過黑體定標(biāo)實(shí)現(xiàn)了中、長(zhǎng)波紅外譜段的絕對(duì)輻射定標(biāo)，定標(biāo)精度1K[16-18]。

5 發(fā)展展望

技術(shù)的發(fā)展日新月異，給空間光學(xué)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力?？臻g光學(xué)系統(tǒng)向高分辨率、高性能和高穩(wěn)定性方向發(fā)展。

為了實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，需要增大光學(xué)系統(tǒng)的口徑，口徑大于 4m的超大口徑光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，主要包括分塊可展開光學(xué)系統(tǒng)、衍射成像光學(xué)系統(tǒng)和在軌組裝光學(xué)技術(shù)。先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展，帶動(dòng)了超輕型反射鏡、薄膜反射鏡、微納加工技術(shù)的進(jìn)步。目前在研的JWST望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面密度達(dá)到 15kg/m2。超大口徑光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展，帶動(dòng)了空間精密展開機(jī)構(gòu)、空間機(jī)器人、波前傳感與控制技術(shù)以及高精度激光測(cè)量等技術(shù)的發(fā)展。

簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、減少質(zhì)量和成本，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的性能，一直是空間光學(xué)系統(tǒng)追求的目標(biāo)。自由曲面光學(xué)系統(tǒng)和計(jì)算光學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展為提高系統(tǒng)的性能提供了新途徑。自由曲面是一類非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱、形狀不規(guī)則的曲面結(jié)構(gòu)，采用自由曲面能夠?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更大的自由度，使光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)異的光學(xué)性能。計(jì)算成像技術(shù)是通過聯(lián)合光學(xué)和數(shù)字圖像處理（或計(jì)算）的方法來產(chǎn)生傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)極難獲得或無法獲得的圖像：一方面，計(jì)算成像技術(shù)可以提供更優(yōu)越的成像特性，包括視場(chǎng)范圍、光譜分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、時(shí)間分辨率等；另一方面，通過引入數(shù)字圖像處理簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

高的穩(wěn)定性是保證空間光學(xué)系統(tǒng)成像品質(zhì)的關(guān)鍵。新材料、新設(shè)計(jì)方法以及在軌主動(dòng)檢測(cè)和調(diào)整技術(shù)的發(fā)展，為系統(tǒng)的高穩(wěn)定性提供了保證。超低膨脹復(fù)合材料的發(fā)展，使光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性；熱-光學(xué)的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)熱不敏感；自適應(yīng)光學(xué)和主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)誤差在軌檢測(cè)和調(diào)整，通過波前傳感技術(shù)，探測(cè)和計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)的波面像差，通過反射鏡和變形鏡等主動(dòng)控制光學(xué)元件進(jìn)行系統(tǒng)像差的校正，保證系統(tǒng)的在軌成像品質(zhì)。

50年來，我國(guó)空間光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有力地支持了空間光學(xué)遙感器的研制，極大地推動(dòng)了我國(guó)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)也牽引了光學(xué)設(shè)計(jì)、材料、加工、檢測(cè)等技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)前，商業(yè)光學(xué)遙感產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)家高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)、空間基礎(chǔ)設(shè)施、深空探測(cè)等項(xiàng)目深入推進(jìn)，必將推動(dòng)空間光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。