太空偵查之王：直徑20米的“云紋”薄膜衛(wèi)星

人類將望遠鏡送入地球軌道是太空時代最早、最成功的目標之一。“哈勃”、“開普勒”太空望遠鏡已經(jīng)徹底改變了天文學。即將發(fā)射的“詹姆斯·韋伯”太空望遠鏡將極有可能獲得突破性的天文發(fā)現(xiàn)。太空望遠鏡已經(jīng)從觀測太空和宇宙，發(fā)展到觀察地球、氣象預報和軍事偵察。

太空望遠鏡在很大程度上基于玻璃透鏡和望遠鏡。由于玻璃透鏡的局限性，太空望遠鏡卓越的工作效率為90%。玻璃非常沉重，光學太空望遠鏡衛(wèi)星的重量迅速達到了頂點。在地球上，由于望遠鏡反射鏡的重量和大小限制，它們在自身的重量下開始變形；在太空中，它甚至更糟。

于是，美國環(huán)球航天技術公司的科學家們設想：是否可以建造一架可折疊塑料透鏡的太空望遠鏡。玻璃透光效率為90%，薄膜透光效率為30～55%。盡管薄膜比玻璃的效率低，但它的大小可以彌補這一缺點。這種太空望遠鏡，以輕量級聚合物薄膜取代傳統(tǒng)光學玻璃，又輕又結實，可以非常巨大，分辨率極高。

幾種望遠鏡的尺寸比較

因為薄膜望遠鏡可以很大，但重量很輕，并且可以折疊起來。據(jù)估計，這種薄膜望遠鏡的重量大約只有玻璃望遠鏡的七分之一?？茖W家們很有信心：有朝一日，這種可折疊塑料透鏡的太空望遠鏡可能會取代傳統(tǒng)光學玻璃太空望遠鏡。

基于這個思路，這家研究航天和國防的公司，構想了一種名為“云紋”的薄膜光學太空望遠鏡。幾個美國政府機構，包括美國國防高級項目研究局、美國宇航局，對這種可用于地球靜止軌道實時偵察的新技術非常感興趣。

2011年，美國國防高級項目研究局贊助1500萬美元，希望美國環(huán)球航天技術公司能夠?qū)⑦@種“云紋”薄膜太空望遠鏡做到直徑20米寬，或比美國宇航局的“詹姆斯·韋伯”太空望遠鏡大3倍以上。按照這樣的設計，當“云紋”薄膜偵察衛(wèi)星運行在地球靜止軌道，將能夠覆蓋40%的地球表面。

在太空展開后，衛(wèi)星主體和圖像傳感器在上面，太空望遠鏡的薄膜鏡片在下面，三根長長的支撐結構架設起太空望遠鏡。當薄膜鏡片展開后，太空望遠鏡直徑達20米，上方的圖像傳感器聚焦圖像。它的分辨率為1米，每秒生成一幀視頻或圖像，覆蓋10×10千米。

“云紋”薄膜成像偵查衛(wèi)星與太空望遠鏡

“云紋”薄膜衛(wèi)星將運行在距地球表面3.6千米的地球靜止軌道，提供7天×24小時的可見光圖像覆蓋，美國國家圖像可判讀等級（NIIRS）為3.5+，刷新頻率至少為1Hz，覆蓋面積超過155平方千米。它還可以運用激光通信技術，隨時與地球通信，傳遞偵察情報。

目前，“云紋”薄膜衛(wèi)星只是一個演示系統(tǒng)，成本預計每顆低于5億美元。美國國防高級項目研究局對“云紋”薄膜衛(wèi)星十分著迷，并寄予厚望?！澳懿荒軐⒈∧ぬ胀h鏡造得更大一些？”“能不能讓薄膜衛(wèi)星看得更清楚一點？”“將來的薄膜衛(wèi)星應當看到子彈在飛！”美國國防高級項目研究局要求美國環(huán)球航天技術公司將分辨率提升到幾厘米，如同裸眼視覺一樣。

“云紋”薄膜衛(wèi)星將有可能徹底顛覆傳統(tǒng)太空望遠鏡和偵察衛(wèi)星的模式，非常新穎和擁有創(chuàng)造性，展示了無限美好的前景。這是一顆劃時代的衛(wèi)星，具有里程碑意義。

當問美國環(huán)球航天技術公司的科學家們：你們怎么想出這么絕妙的方案的？科學家回答：那種靠抄襲、模仿和偷盜的方法，永遠不可能強大。這年頭，比的不僅僅是科技，更是智慧！想象力，永遠比科技更重要！