故事四:从耶拿飞向太空 —— asphericon 成为哥白尼任务的一部分

过去无法实现的事情,如今成为现实:为了为卫星提供高精度光学元件,asphericon 开发出一种前所未有精度的新抛光工艺。


Sentinel-4 任务目标 © Airbus Defence Space
我们的世界正在变化。人类活动导致的全球变暖威胁着我们的气候。因此,那些能揭示变化并推动智能应对方案的信息显得尤为宝贵。由欧盟委员会与欧洲航天局共同发起的哥白尼地球观测计划,使我们能够收集关于地球环境的数据,并将其公开用于科研。随着 Sentinel-4 卫星的发射,一部分由 asphericon 开发的技术也将进入轨道,助力科学探索。我们为此感到自豪,并欣喜能够用我们的解决方案为地球大气监测贡献数据。为达此目标,我们克服了重大技术难题,进一步优化了工艺流程,使原本看似不可能的任务变为现实。

Sentinel-4 任务目标 © Airbus Defence Space

Sentinel-4 卫星 © ESA - P. Carril

2011年,Jena-Optronik 公司(高精度航天光学和电子设备制造商)首次向我们提出一个不同寻常的请求,其技术要求远超当时的工艺极限。他们希望为 Sentinel-4 地球观测卫星中的光谱仪提供特殊的非球面和球面透镜,这些透镜需由软质氟化钙材料制成,成型误差容忍度仅为几个纳米,甚至在表面粗糙度方面需达到埃(Ångström)级别的精度。这对我们来说是极大的挑战,但我们没有理由退缩。

为了交付这些用于卫星的高精度光学元件,我们研发出一种全新抛光工艺,使得误差控制在百万分之一毫米以下(基于表面形状偏差的RMS值)。“我们必须将这些来自复杂材料的大尺寸透镜抛光至极低粗糙度。最终,我们将粗糙度控制在小于5埃之内。这项技术如今也可应用于其他领域,例如激光光学。”当时负责该项目的 Dr. Ulrike Fuchs 回忆道。Sven Kiontke 也记得当时的情景及团队协作的高效:“客户的请求是在圣诞节前到达,我们的研发与生产团队以极快速度交付了解决方案。即使是在年末繁忙时期,这也是一次完美的团队合作。”


Sentinel-4 卫星 © ESA - P. Carril

我们创新的“埃级抛光工艺”凭借前所未有的精度,成为实现该项目的关键支柱,确保相机系统所需的高分辨率。当时,这项技术在业内尚属首创。

Sentinel-4 卫星使用的 asphericon 光学器件:包括直径50到80毫米的球面和非球面透镜,光谱分辨率从0.12到0.5纳米,抛光粗糙度低至5 Ångström
Sentinel-4 卫星使用的 asphericon 光学器件:包括直径50到80毫米的球面和非球面透镜,光谱分辨率从0.12到0.5纳米,抛光粗糙度低至5 Ångström

根据欧洲航天局(ESA)的规划,Sentinel-4 卫星将于 2023 年起在距地球36,000公里的轨道上运行。得益于来自耶拿、由 asphericon 制造的精密测量技术,它将提供关于有害气溶胶、痕量气体以及关键空气质量参数的数据,为全球环境监测做出贡献。