2021年，当“天问一号”探测器在距火星220万公里处拍摄下火星的首张高清“肖像”时，很少有人知道，记录这历史性瞬间的“眼睛”，它真正的名字叫做——离轴三反光学系统。

此前，这项核心技术长期被欧美国家列入“禁止出口”清单，实施严密的技术封锁。而如今，我国的科学家们已突破重重壁垒，使其成为我国空间探索任务中不可或缺的“标准配置”。

中国的“光路巧匠”：打破封锁，独立自主

离轴三反光学系统自由曲面反射镜的制造曾被称为“不可能完成的任务”。三片非球面镜不仅形状各异，装调时更要控制18个自由度，其难度相当于蒙眼把三块异形积木悬空拼成一座桥。欧美在90年代突破该技术后立即进行技术封锁，中国团队只能白手起家。

从0到1的突围充满故事性。2002年长春光机所张学军院士团队初创时，曾有人断言：“离轴三反？你们既设计不出，也造不出，更调不好！”如今，这支百人团队已形成“设计-制造-检测-装调”全链条能力，支撑着我国40%以上的高分辨率遥感卫星。正如团队灵魂人物张学军院士所言：“要形成自己的核心竞争力，不受制于人，我们必须独立自主。”

团队历时十余年，终于研制出具有自主知识产权的第三代大口径非球面数控加工设备，有效打破了国外的设备禁运和技术封锁。

SiC（碳化硅）反射镜加工研制历程 图片来源：中国激光杂志社

在装调方面，张学军院士团队在国际上首次提出了离轴三反光学系统共基准装调技术。该技术将主镜和三镜的检测信息集成于同一块计算全息片，实现了主镜、三镜的共基准定位，使系统的装调自由度由18个降为6个，装调效率和精度大幅度提高。其中，基于计算全息技术的第二代共基准装调技术，大幅度拓展了 CGH 的应用领域，能够实现光路自动对齐，装调效率提升300%，达到了国际领先水平。

征途下一程：从火星到深空

如今，离轴三反光学系统的技术征程已从近地探测迈向深空探索，在长春光机所的实验室里，新一代自由曲面离轴系统正悄然孕育。继“天问一号”任务之后，长春光机所正将科研视野投向更为宏大的空间光学工程——在轨组装空间望远镜。长春光机所已构建起创新技术路径：通过将模块化镜片组件分批送入太空，在轨道环境中完成高精度拼接组装，从根本上突破传统火箭运输对光学口径的尺寸桎梏。

设想一下，当数十乃至上百块光学模块在微重力环境下完成纳米级精度对接，将最终形成百米级口径的空间观测系统。这台具备超深空探测能力的中国“万里眼”有望悬浮苍穹，以超越现有望远镜数倍的集光能力，开启对宇宙暗物质分布、系外行星大气成分及早期星系演化的前沿探索。