【康沃真空網】航天科工三院303所成功交付的世界最大真空面源黑體，又一次刷新了該單位自己保持的該領域世界紀錄。該黑體為世界口徑最大的真空黑體，具有重量重、輻射面大、技術指標要求高等特點。
303所空天光學計量測試中心副主任楊旺林對黑體原理進行了解釋：它是一種理想化的輻射體，能夠吸收所有波長的輻射能量，但不會反射和透過能量。也就是說，利用絕對黑體的輻射特性，對紅外探測設備進行標定。
“作為對地觀測系統中重要探測手段之一的紅外遙感，只要接觸其溫度超過絕對零度的物質，就會向外界不斷發射紅外輻射能量。”楊旺林表示，黑體可以作為紅外探測系統的絕對基準，它的測溫精度越高，紅外遙感的探測能力就越高。
近年來，303所空天光學計量測試中心先后成功研制了國內最大面源黑體等系列產品，在我國空間探測中發揮了重要作用。
讓不簡單變“簡單”
2020年4月，303所空天光學計量測試中心接到了一個新任務：研制一個真空超大面積面源黑體。
“同樣的性能指標，面積要將近擴大四倍。我們做過大的，但是沒有做過這么大的。”楊旺林接到任務時，心里起嘀咕。
幾十平方米、總重量幾十噸的真空面源黑體，由幾十萬個V型槽組成。“如果采用整機研制的方法，這樣的技術并不難，可加工設備和組裝廠房無法滿足。”項目負責人宋春暉表示。
由于受到黑體加工工藝、運輸、吊運、裝配的制約以及設計的模塊化限制，研制人員反復研究，最終決定大面積面源黑體的研制采用多段拼接而成的方式。
為了更直觀、方便現場操作人員理解該方案和規范，研制人員采用三維動畫仿真技術，對整個裝配、拆卸過程進行全過程仿真模擬。
“組裝拼接并沒有想象中的簡單。”宋春暉說，面源黑體的發射率是設計中的一項重要指標，為提高輻射面的表面發射率，需要將輻射面表面設計為四棱錐結構。沿著平行于輻射面方向看去，黑體輻射面是由一系列V型槽組成的陣列結構，這樣的結構在有效提高面源黑體發射率的同時，也給大口徑面源黑體的生產和裝配提出更高的要求。
黑體結構設計師劉紅巖提到：生產要保持一次成型，組裝則更要小心翼翼。拼接時一旦發生錯位，就會留有縫隙，這樣會直接影響黑體的定標精度。
拼接組裝時，他們首先需要將一塊單塊黑體垂直放置貨架上，用地腳螺釘頂實，然后吊起另一塊黑體，使兩塊黑體拼接面接觸，并在拼接面正向鍵槽內放置調整鍵，使兩塊黑體水平且拼接面縫隙均勻。
這一過程持續兩個月左右的時間，為的就是將幾塊單體黑體嚴絲合縫的拼接在一起。
每一次努力 只為精度準確
嚴絲合縫只是第一步，為滿足真空環境下黑體輻射面表面溫度的均勻性要求，黑體團隊要對面源黑體的溫度穩定性和溫場均勻性進行試驗驗證。
“研究到了關鍵時刻，高精度的溫控系統像攔路虎一樣橫在面前。”宋春暉說，他們絞盡腦汁驗證，但還是沒有達到預期。
深夜，突如其來的鈴聲驚動了還在試驗室思考的曹清政。電話那頭傳來宋春暉沙啞的聲音：“重點檢測一下溫度傳感器，讓每個點都實時反饋，還有就是一定做好保溫、減少散熱。”
曹清政重新布點，修改保溫結構，這意味著之前很多設計都需要更改。初步設計完成后，又經過了20次討論會、30次小組論證、前后修改了40多個版本，反復摸索、改進。
最終，黑體團隊確定了配套溫控系統的精密測溫和溫度調控方案：黑體輻射面被均勻分成上百個控溫區域，每個區域呈矩形條狀分布，每一路均可實現獨立控溫，從而實現溫度的區域調節。
“上百個控溫區域的溫度要基本保持一致，溫場均勻性要控制在0.5℃以內，只有這樣才能確保它的測試精度達到要求。”劉紅巖自信的笑了。
多元化發展 讓黑體“發光”
過去，真空面源黑體的產品主要依賴進口。如今，303所黑體團隊不斷突破國外技術封鎖，在國內相關技術處于空白、無任何經驗借鑒的情況下，先后為國內相關紅外載荷單位研制不同口徑的真空黑體，形成了一系列真空面源黑體產品，不斷提高紅外遙感的探測能力。
大大小小的黑體都做過，隨著名氣越來越大，訂單也紛至沓來。他們逐漸認識到，黑體要“服務于國計民生”，就要走系列化發展道路，更好地滿足大眾的需求。
“無論結構還是電控，大家在一起集思廣益，共同解決。每一個產品都經過嚴格測試才能出廠，保證每一位用戶都能拿到高質量的產品。隨著生產不斷完善和優化，后續我們會在醫療、建筑、安全監控、環境監測等多行業領域發揮重要作用，為國計民生貢獻力量”楊旺林表示。
目前，303所空天光學計量測試中心已具備系列化黑體的批生產能力，尺寸從4英寸至12英寸，溫度范圍從低溫至高溫，共10余個系列化黑體可滿足不同行業、不同領域的紅外測試需求。
黑體團隊帶領黑體人正在“黑”中逐光……最近，他們除了一如既往的專研項目，也再不斷開拓市場，將要簽下大額訂單，研制更大尺寸的真空面源黑體，為航天事業添磚加瓦。
