天之星天文论坛(大陆著名天文论坛）

标题: 手制一轮明镜，映出无穷宇宙 [打印本页]

作者: skystar 时间: 2016-1-1 14:29
标题: 手制一轮明镜，映出无穷宇宙
“古典抛光”，这个词概括了磨镜者的工作，以及这份工作的历史。
　　1609年，意大利天文学家伽利略以凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，制作了一架口径为4.2厘米，长约1.2米的望远镜。他将这架望远镜指向天空，发觉遥远的星星变得近了许多。天文学从此进入望远镜时代。
　　没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。5个世纪过去了，经过不断地探索，人类的视野越来越清晰，观测的范围越来越广阔深远。然而，光学观星的主要武器——天文望远镜，它的镜面制作仍旧延续着伽利略时代的风格，依靠人工进行“古典抛光”。
　　起步
　　“当时就是慌乱。如果加上一个形容词的话，就是毫无头绪的恐慌。”
　　
　　1992年，昆明市光学仪器厂在云南光学仪器厂的技术支持下，制作出了第一具天文望远镜。彼时，云南光学仪器厂带动着整个中国的光学行业，相当于中国光学的黄埔军校。
　　孙兴誉在云南光厂从事光学产品的研发工作。他记得这个历史性的时刻，但完全没有意识到，6年后，他自己也会与天文望远镜产生关联。
　　1998年，因工作调动，孙兴誉来到了昆明晶华光学有限公司，任公司总经理，同时从事天文望远镜研发工作。此前，他完全不清楚星座在夜空中的位置，不了解行星运行的规律，甚至不知道台架的功能。“当时就是慌乱。如果加上一个形容词的话，就是毫无头绪的恐慌。”作为公司总经理的孙兴誉回忆，当时，国内制造的都是介于玩具和望远镜之间的，技术含量不高的低端天文望远镜。
　　“当时做的望远镜，出口要先配送至广州，从昆明到广州运费都要10元钱，成本很大。”孙兴誉说，加上公司当时对天文望远镜的市场及技术把握较浅，1997年时曾发生严重的产品质量事故，几万台望远镜出现质量问题。为了对消费者负责，公司决定，重新发出一批质量改进的产品。空运到国外，单是运费就花了几百万元。
　　从制造业的角度看，天文望远镜是市场切口很小的一个行业。面对低端望远镜的成本和质量等问题，公司对市场的把握不清晰。孙兴誉意识到，工厂面临着巨大的挑战。
　　那段时间，一起偶然的事件震撼了孙兴誉。在一次云南天文台组织的天文知识培训中，讲师说到“宇宙是有边界的”时，孙兴誉脑袋里蹦出来一个问题：“宇宙边界的外边又是什么？”
　　孙兴誉当然不能解决这个问题。就连人类中最顶尖的物理学家和天文学家，也无法回答这个问题。但他意识到，要解决这个问题，自己的工作是很重要的——只有借助望远镜，人类才能尽可能远地观察浩瀚宇宙，寻找它的边界。“望远镜不是我们发明的，它是伽利略创造的。我们做的只是望远镜的工业化生产。我们追求的目标就是清晰度，没有最好只有更好。”
　　望远镜的生产，是传统的制造业，既需要劳动密集，也需要技术密集。根据各方因素综合考虑，晶华光学有限公司决定，发展中高端产品。
　　“磨”镜
　　生产天文望远镜的技术要求越来越高。而在“古典抛光”的工作模式下，工人的技术就决定了质量。
　　
　　生产上的突破，离不开公司技术工人的努力。
　　在光学车间负责镜面加工工作的孙培坤已经记不清自己每天要洗几次手了。对他来说，手上的任何一点小杂物，都可能影响镜片的打磨。室内的光照、温度、湿度都有严格要求，连手部的温度和洁净程度都可能会对镜片质量造成影响。他很清楚，光学材料是很脆弱的，“用手一点”就可能发生结构上的改变。
　　孙培坤打磨的，就是天文望远镜的镜面。他专门做“古典抛光”，高精尖的大型镜面都需要进行古典抛光，即便人类的光学研究已经历史悠久，望远镜还是只有通过古典抛光的方式，才能保证镜面形状的圆滑，带来清晰的成像效果。也正是由于镜面是人工打磨的，说“世界上没有两个相同的天文望远镜镜面”，也毫不夸张。
　　自1994年开始，孙培坤就和镜片打交道。这是一项没有标准化的工序，想要提升技能，只有凭经验、手感，以及孙培坤所说的“悟性”。
　　孙培坤20岁的时候，“悟性”没到。他可以轻松打磨口径为130毫米的镜面，但镜面直径只要增加区区20毫米，工作就很难成功。即便有操作规程，埋头苦干的作用也不大，只能不耻下问，向经验老到的师傅取经。最后，还是老师傅的一句话“要控制玻璃镜片的散热性”，道破了打磨的天机。
　　天文望远镜是对光学技术要求最高的一种仪器。今天，孙培坤的手艺绝对堪称国内领先。
　　确定好机械摆动的幅度与周期后，孙培坤抓起毛坯的四周，架在底座上，任意地涂抹一层打磨颜料，准备开工。这些动作看起来简单，但却显出技术工人的老练。接下来是等，有时是五六分钟，有时是十分钟，全凭他自己心中有数。
　　停下机器，从底座上拿起镜片，这个简单的动作，却连手上的劲道都需要拿捏。一提一转，拿到手里，打量在外人看来几乎是平面的玻璃，他眼神刁钻。再对上模具，遮上白纸，检查光圈……等到心里有数了，他就拿起小刀片，在底座上刮那么几下，校正接下来的打磨角度。一套流程做完，继续等，如此循环往复。
　　这套程序对于年轻的工人来说，一天要反复数百次。有时候，一两个月连一件都打磨不成功的时候都有，也很可能某一天下班前一小时有了手感，加班几个小时，所有的工作量就全部完成。
　　就在几个月前，一面直径为406毫米的平面镜片令工作小组感到棘手，90多天的尝试都没有成功。孙培坤加入工作中的第二天，镜面成了。“我觉得这表明温度要均匀，散热好，就好一些。”这也是让孙培坤最兴奋的一次，“在云南没几个人能磨出来的。”他不时地使用专业名词：“用金刚砂修正，保证曲率半径，保证中心厚度，确保是标准球面。抛光，磨边，镀膜保证透光，避免发霉……”磨镜片的复杂，可想而知。
　　孙培坤打磨的镜片已经数不清了，但他越来越追求大口径。“口径越大，打磨越有难度，也就越有成就感。”目前，公司打磨的最大镜面直径为508毫米。
　　数控技术员李庆容说，不仅手工，天文望远镜对机械零件的精密度要求同样很高，单位都是以“丝”（0.01毫米）甚至到“μ”（0.001毫米）来衡量，部分元件每天只可生产两三件。即便简单的元件，每天最多也只能生产60件左右。
　　发烧
　　观测优势、光学仪器龙头企业、爱好者群体……云南这方水土很适合发展天文行业。
　　
　　地处高原的云南，有天然的星空观测优势。这里纬度低，海拔高——纬度越低，看到的星空越辽阔；海拔越高，受大气扰动的影响越小。
　　1986年，哈雷彗星的回归让苏泓对浩渺太空顿生无尽好奇。那一年，哈雷彗星在自己的轨道上飞翔76年后，又回到了太阳附近。这是一颗能用裸眼直接看到的周期彗星，这难得一见的奇妙天象，激发了苏泓了解未知世界的欲望。
　　当时，苏泓正读初中，家中有一架望远镜，就叫“哈雷”牌，售价20元左右，“标着40（厘米）的口径，实际上只有20（厘米）”。他常将这具望远镜举过头顶，抬起头看向远方，体会空间的跨越。
　　对苏泓来说，最初喜爱上天文时，他是孤独的，很少遇见相同爱好的人。但那时，热爱天文的人正在不断增加。苏泓将天文爱好者俱乐部的标识贴在自己车尾，一次行驶在人民西路上，遇到信号灯时，有人“梆梆梆”地敲车窗，刚一探头，对方就激动地问他，“你，你，你是天文爱好者？我也爱好这个！”
　　在孙兴誉看来，这是“天时地利人和”，云南这方水土很适合发展天文行业。随着工厂跨越ODM（代工生产方式）、OEM（授权贴牌生产）阶段，向OBM（代工厂经营自有品牌）转型，孙兴誉眼里的公司终于有了一点样子。“这个时间不过5年。我们技术团队越来越成熟，厂内员工从开始的600人左右缩减至不到200人，而利润的的确确在增加。”
　　目前，全球约有100个天文望远镜品牌，而孙兴誉的公司已经与50余个品牌进行合作，最大年生产量50万具，占到了全球份额的1/3。单镜片的口径规格就有40多种，套件有近200种。
　　天文爱好者常自称“发烧友”，苏泓也是其中之一。他经常感觉自己的观星设备不够齐全，虽然看月亮的，看彗星的，看星团的……各种不同类型的天文望远镜已经被他一一收入囊中。他懂得如何通过目镜、物镜的组合观测不同特点的天体，望远镜的口径也越买越大，台架跟着升级，总共买了七八台，价格也水涨船高。到了2006年，原本从事软件开发工作的他干脆转行，进入天文望远镜行业，担任市场部经理。
　　此时，随着单反相机的陆续普及，照相机的胶片时代也已经过去。苏泓告别了拍完照赶快跑下山冲洗的时代，拍得不好，他也不需要山上山下来回跑，在相机上查看就行。在他看来，电子元器件让望远镜如虎添翼，自动寻星等功能让观测更加方便。
　　不久前，苏泓在宁波做演示时，利用手机远程控制一台安装在昆明的望远镜，让很多宁波的天文爱好者通过这台位于远方的望远镜，看到了遥远星空的图像。“未来，天文望远镜的使用会更为便利，也可以跟互联网结合起来，通过手机等终端设备进行操作。”
　　谦卑
　　望向星空，每人的感受不尽相同，但那种无法与之抗衡的渺小，让星空下思索的人都有了一种谦卑的姿态。
　　
　　尽管人们喜欢天文的缘由五花八门，但每一位发烧友都有一个终极梦想——拥有一个自己的天文台。这一点，终极发烧友苏泓实现了。
　　2009年，苏泓在自家院内搭建了一个天文台。金属色的外观，圆拱形的屋顶，怎么看这都是一件高科技的观星设备。苏泓介绍，每一次观星都是一场复杂的旅途。除了长途跋涉至视野清晰的观测地点，现场调试需要很长时间，台架、目镜、电子导星等等设备的装配调试很麻烦，有时甚至会错过观星的良好时机。而现在，有了固定的地点，有天象的时候马上就可以用上。
　　苏泓身边经常聚集着一群天文爱好者，久了，他理所应当地成了云南省天文爱好者协会理事长。每年，他至少2次将大家聚在一块，人数最多时达到了3000人。
　　每一位天文爱好者的共性就是“爱发烧，爱分享”。他们已经不满足于自己观看，而是希望将宇宙中奇妙的景象展现在更多人的眼前。用相机和望远镜结合，记录星空的变化，是他们的一个目标。
　　“土星外表像一顶草帽，在圆球形的星体周围有一圈很宽的‘帽檐’，这就是土星光环……”有的人拍出行星的细节，有的拍出月面的山岭起伏，而更高级的，能拍到太阳黑子的深沉。当一位70岁左右的老发烧友握着苏泓的手，对他说“感谢你让我亲眼看到了土星真的有光环”时，苏泓感到无比满足。
　　苏泓喜欢观测、拍摄彗星。当亲眼目击这种“再见即是永别”的天体时，他能感觉到那份强烈的成就感。
　　彗星毕竟不是常见的天体。闲暇时，他常到东川红土地夜观银河，让繁星密布的夜空陪伴自己。泡一杯茶，看着满天星斗，他的思绪偶尔会神游到无限远处。“按照大爆炸理论，我们所在的宇宙已经有137亿年的历史了。目前人类能观测到的最远处，大约是130亿年前的宇宙……相比宇宙，人生真的很短，能活一个世纪就不错了。”
　　望向星空，每人的感受不尽相同，但那种无法与之抗衡的渺小，让星空下思索的人都有了一种谦卑的姿态。

打磨镜片需要“精雕细琢”.jpg (45.63 KB, 下载次数: 695)

对产品进行最后的校准测试.jpg (62.15 KB, 下载次数: 662)

工人正在对天文望远镜的目镜进行除尘.jpg (65.59 KB, 下载次数: 710)

品种繁多的天文望远镜.jpg (61.25 KB, 下载次数: 682)

天文望远镜最主要的结构“镜面”的打磨仍旧依靠人工进行“古典抛光”.jpg (54.84 KB, 下载次数: 797)

一面刚被打磨出来的望远镜镜片.jpg (29.4 KB, 下载次数: 703)

制作天文望远镜的logo模板.jpg (74.46 KB, 下载次数: 766)

欢迎光临天之星天文论坛(大陆著名天文论坛） (http://www.skyandtelescope.com.cn/bbs/)