不久前,第26届中国专利奖获奖名单揭晓,南通斯密特森光电科技有限公司的名字,与一项名为“紧凑式小焦比折反射望远镜”的发明专利,一同跃入公众视野。这枚“中国专利优秀奖”的背后,不仅是一次技术胜利,更是一场关于“如何让天文望远镜变得更小、更快、更清晰”的光学革命。

挑战不可能:

让“鱼”与“熊掌”可以兼得

走进南通斯密特森光电科技有限公司的研发车间,几台光学检测设备正高速运转,显示屏上跳跃的数据流,仿佛是宇宙深处传来的神秘脉冲。操作台前,研发人员围聚在一起,目光紧锁着刚装配完成的镜组,低声交流着刚刚出炉的测试结果,空气中弥漫着专注与期待。

而在不远处的生产车间,自动化研磨机的轰鸣声奏响着工业制造的节拍,粗磨、精磨、抛光、高精密镀膜……每一道工序都如丝般顺滑,有条不紊地推进着。

获奖消息传回公司那天,研发工程师李大明正蹲在车间调试一台新样机。看到公示名单,他咧嘴笑起来:“功夫不负有心人,这份荣誉是对我们最好的认可。”

天文望远镜,是人类探索宇宙最锐利的“眼睛”。然而,这双“眼睛”长期面临一个近乎无解的困境:如何在“看得清”“看得快”“搬得动”之间找到完美平衡?

“传统的折反射式天文望远镜,主要依赖凹面与凸面反射镜的组合。它虽成功规避了色差,却难以摆脱反射镜带来的球差困扰——观测目标时,影像总是带着一层挥之不去的模糊。”李大明解释道,“更棘手的是,其焦距与口径之比(即焦比)往往偏大,导致设备体积大、分量重,不仅观测和拍摄的视场狭窄,对业余爱好者而言,带着这样一台‘小炮’奔赴野外观星,无疑是一场体力与效率的双重消耗。”

透反一体化、短焦比快速成像、高精度成像品质、小型轻量化——这四项目标相互制约,如同一个“不可能四角”,横亘在所有望远镜设计者面前。而斯密特森想做的事很“轴”:就是要将这四个“鱼”与“熊掌”,在同一台天文望远镜上兼而得之。

数年磨一剑:

从图纸到星空的“南通智造”

2019年,企业正式启动专项研发,研发团队给自己出了一道题:一片主镜,兼具透射和反射功能,且两条光路分别实现像差修正;同时,前端用3片紧密组合形成特殊曲率的透镜。简单说就是,既要保证各个透镜曲率的高精度匹配,又要确保这4片透镜的中心光轴完全重合在同一条轴线上。

“光轴稍有偏差,影像质量就会天差地别,甚至无法观测和拍摄。”李大明回忆,那段时间,样品堆了半间屋子。难度最大的是解决前端校正镜的胶合对位问题,团队把“微米级”三个字嚼碎了用。“对位偏一点,重来;胶层厚薄不均,重来;温湿度一变、应力一释放,前面全废。最较真的一次,一组镜片胶了拆、拆了胶,连续十几次不过,大家急得饭都吃不下。”

后来,研发团队索性把镜筒、调焦、光轴校正系统全部推倒重来,不为好看,只为在“小身子骨里稳住光”。单镜片透反一体、校正镜胶合工艺、高精度微米级对位技术……近五年反复攻坚、技术迭代、性能测试,样机从实验室搬到楼顶,又从楼顶扛到户外开阔处。

转机出现在一个严寒的夜晚。户外气温已降至零下,穿着厚厚羽绒服的测试人员,像往常一样俯身凑近目镜。就在那一瞬间,他屏住了呼吸:视场边缘的星星,不再是以往略带畸变的光斑,而是与视场中心的星星一样,呈现出圆润、清晰、锐利的轮廓。当这幅期待已久的高品质图像最终被捕捉并呈现在屏幕上时,现场一片欢呼:“成了!”

“中国专利优秀奖”几个字,读起来或许轻巧,背后却是实验室里无数个深夜、检测台上的千百次校准、生产线上的反复调试。李大明说,他们这一行,本质就是“跟光较劲、跟自己较劲”。

创新是日常:

专利背后的“硬核”实力

专利的含金量,终究要由市场来检验。

斯密特森以透反一体化全新技术打破了传统天文望远镜单一光路的设计桎梏,实现了高精度快速成像与小型轻量化的兼得。如今,这项专利已成功应用在核心产品 HAC125、HAC125DX上。一批批斯密特森望远镜量产、出海,在欧美天文爱好者的阳台和营地里支起来,对准璀璨星空,探向无垠宇宙。

斯密特森成立于2011年,现已成长为全球知名的中高端天文望远镜研发制造基地。企业总经理孙玉峰介绍,目前产品已广泛应用于天文学研究、科普教学等领域,部分高端产品用于中国科学院国家天文台天文观测,以及美国国家航空航天局(NASA)国际空间站的对地观测。

“专利拿到手,不是终点,是起点。”在斯密特森,创新不是“获奖之后才讲”的故事,而是日常。镜头粗磨、精磨、高抛,温度、风速都能影响良率;研发经费年年真金白银地投入;从透反一体到智能寻星、自动校准、成像优化,这群“追光者”总在反复追问:“还能不能再精一点、再稳一点、再聪明一点?”

不久前,喜讯再次传来:斯密特森凭借“从校园日珥镜到天文台大口径装备的国产化突围之路”项目,在第七届江苏企业(研发机构)创新大赛中喜获二等奖。

在光学的世界里,每一次对“小”的追求,都是对宇宙“大”的致敬。未来,这群“跟光较劲”的人,将向智能望远镜与智能制造技术发起攻关。他们怀揣一个朴素的愿景:打破天文观测的“技术壁垒”与“重量壁垒”,让每一个仰望星空的人,都能拥有一双更清晰、更轻便的“中国眼”。