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Changchuner Institut für Optik, Feinmechanik und Physik
Man befasst sich dort mit angewandter Optik, Feinmechanik und Instrumentenbau. Zahlreiche chinesische Erdbeobachtungssatelliten sind mit dort entwickelten und …
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Kern und Aufgaben des Instituts
Das Changchuner Institut für Optik, Feinmechanik und Physik ist eine Forschungseinrichtung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften im Stadtbezirk Erdao von Changchun in der Provinz Jilin. Es arbeitet vor allem in angewandter Optik, Feinmechanik und Instrumentenbau. Angewandte Optik bedeutet hier die Entwicklung optischer Systeme für praktische technische Zwecke; Feinmechanik bezeichnet sehr präzise mechanische Bauteile und Geräte; Instrumentenbau meint die Konstruktion wissenschaftlicher und technischer Messgeräte.
Das Institut ist besonders wichtig für chinesische Raumfahrt- und Erdbeobachtungsprogramme. Zahlreiche chinesische Erdbeobachtungssatelliten sind mit Teleskopen ausgestattet, die dort entwickelt und gebaut wurden. Seit Dezember 2014 ist Jia Ping, ein Informatiker, Direktor des Instituts.
Entstehung und frühe Entwicklung
Die Einrichtung entstand aus Plänen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, eine „Instrumentenwerkstatt“ aufzubauen. Im August 1950 beschloss die Akademie auf Grundlage einer Entscheidung der Kommission für Kultur und Erziehung bei der Zentralen Volksregierung die Einrichtung einer solchen Werkstatt. Der Kernphysiker Qian Sanqiang schlug den Optik-Professor Wang Daheng als Organisator vor.
Am 24. Januar 1951 wurde in Peking eine Planungskommission für die Instrumentenwerkstatt gegründet, am 22. März 1951 folgte das Planungsbüro. Am 18. Januar 1952 billigte die Akademie den Vorschlag, die Werkstatt in Changchun anzusiedeln; dieses Datum gilt heute als Gründungstag des Instituts. Ende September 1952 zog Wang Daheng mit dem Planungsbüro nach Gongzhuling bei Changchun. In die Vorbereitungen wurden unter anderem Teile des Wissenschaftlichen Instituts Nordostchinas, die Lehrmittelwerkstatt der Polytechnischen Akademie Nordostchinas und die private Instrumentenfabrik Zhong Dong einbezogen. Am 23. Januar 1953 erklärte die Akademie die Planungsphase für abgeschlossen und die Werkstatt nahm ihren Betrieb auf.
Die Werkstatt wuchs schnell. Am 18. Oktober 1954 wurde eine Forschungsgruppe für Längen- und Qualitätsmessung eingerichtet. Am 30. Juli 1955 erhielt die Werkstatt die Genehmigung, Studenten für ein postgraduales Studium aufzunehmen. Am 28. April 1957 wurde sie mit Genehmigung des Staatsrats in „Forschungsinstitut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften für Optik, Feinmechanik und Instrumentenbau“ umbenannt, meist kurz „Changchuner Institut für Optik und Mechanik“. Wang Daheng wurde Direktor. Am 6. Februar 1958 wurde das Institut in fünf Labors gegliedert: optische Konstruktion und Prüfung, optische Materialien, Feinmechanik, technische Physik und optische Instrumente. Zu den damaligen Produkten gehörten Elektronenmikroskope, Hochtemperatur-Metallografie-Mikroskope, Mehrfachprojektoren, Spektrometer, hochpräzise Theodolite, elektrooptische Entfernungsmessgeräte und optische Gläser.
Ausbau, Raumfahrt und heutiger Name
Ab 1960 baute das Institut Zweigstellen und verwandte Einrichtungen in mehreren Städten auf. In Hefei entstand das Anhuier Institut für Optik und Feinmechanik, das im Dezember 1970 selbständig wurde. Im März 1962 folgte ein Zweiginstitut in Xi’an, das vor allem Hochgeschwindigkeitskameras entwickelte. Mit Unterstützung des Changchuner Instituts wurde im April 1963 in Nanjing eine Fabrik für astronomische Instrumente eröffnet. 1964 nahm in Peking eine Fabrik für wissenschaftliche Instrumente den Betrieb auf, die zunächst Elektronenmikroskope herstellte.
Ein wichtiger technologischer Schritt war die Laserforschung. Nachdem Theodore Maiman am 16. Mai 1960 den weltweit ersten Laser fertiggestellt hatte, stellte Wang Zhijiang im September 1961 den ersten chinesischen Rubinlaser vor. 1963 forderte Mao Zedong die Erforschung dieser Technologie, die er „Todesstrahlen“ nannte. Am 7. Mai 1964 wurde deshalb mit Wissenschaftlern aus Changchun das Shanghaier Zweiginstitut für Optik und Feinmechanik gegründet, Chinas erste auf Laser spezialisierte Forschungseinrichtung.
Während der Kulturrevolution wurde das Institut wegen seiner militärischen Bedeutung im Juli 1967 unter Verwaltung der Volksbefreiungsarmee gestellt. Es arbeitete seit Oktober 1960 an optischen Bahnverfolgungssystemen für die Mittelstreckenrakete Dongfeng 2 und war außerdem für Teleskop und Kamera eines seit Juni 1966 entwickelten Rückkehrsatelliten zuständig. Am 19. Januar 1976 wurde das Institut wieder der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstellt. Im Juli 1999 wurde es mit dem Changchuner Institut für Physik vereinigt und erhielt seinen heutigen Namen: Changchuner Institut für Optik, Feinmechanik und Physik. Direktor des vereinigten Instituts wurde im Dezember 1999 Cao Jianlin.
Organisation und Ausbildung
Das Institut besitzt neben der Verwaltung auch unterstützende Einrichtungen wie Informationstechnik, Hausverwaltung und ein Pensionistenzentrum. Die eigentliche Forschung und Entwicklung ist auf viele spezialisierte Abteilungen verteilt. Im Dezember 2023 gehörten dazu unter anderem nationale Schwerpunktlabors für Lumineszenztheorie und angewandte Optik, mehrere Bereiche für Weltraumoptik, Abteilungen für flugzeuggestützte Bildgebung und Vermessung, optoelektronische Gegenmaßnahmen, Bildverarbeitung, optoelektronische Aufklärung, fortschrittliche Fertigung optischer Systeme, optische Gitter, Präzisionsinstrumente, neue Weltraumtechnologien, Weltraumroboter, Nanophotonik und Materialforschung sowie das Deutsch-Chinesische Bimberg-Zentrum für Grüne Photonik.
Das Institut ist außerdem ein Campus der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Es nimmt Diplomanden auf, die an anderen Universitäten bereits ein Vordiplom erworben haben, sowie Doktoranden. Im Studienjahr 2021/2022 gab es 9 Studiengänge für Diplomanden, 7 Studiengänge für Doktoranden und 3 Plätze für Postdoktoranden. Ende Juli 2019 hatte das Institut 2357 Angestellte, darunter 303 ordentliche und 707 außerordentliche Professoren. Sie betreuten 478 Diplomanden und 451 Doktoranden.
Ausgründungen und Satellitenprogramme
Das Institut gründete mehrere Unternehmen, um Forschung technisch und wirtschaftlich umzusetzen. Am 3. September 2012 entstand die Gpixel Changchun Optotech GmbH mit einem Stammkapital von 20 Millionen Yuan. Ihr Geschäft ist die Entwicklung, Herstellung und der Verkauf von Active Pixel Sensoren, auch CMOS-Sensoren genannt. Solche Sensoren wandeln Licht in digitale Bilddaten um und werden in digitalen Kameras und wissenschaftlichen Geräten genutzt. Gpixel gründete 2015 in Yokohama die Gpixel Japan AG und am 9. August 2018 in Antwerpen die Gpixel AG. Die belgische Tochter beliefert vor allem Industriekunden; andere Niederlassungen entwickeln auch Sensoren für Medizin und Wissenschaft, zum Beispiel für das Röntgenteleskop Einstein Probe. Am 20. April 2026 wurde eine Kooperation mit Leica Camera zur Entwicklung von Digitalkamerasensoren bekannt gegeben.
Am 1. Dezember 2014 gründete das Institut zusammen mit der Provinzregierung von Jilin und privaten Investoren die Chang Guang Satellitentechnik GmbH mit einem Stammkapital von 1,97 Milliarden Yuan. „Chang Guang“ steht für „Changchun Guangxue“, also „Changchuner Optik“. Hauptaufgabe ist Aufbau und Betrieb der kommerziellen Erdbeobachtungs-Satellitenkonstellation Jilin 1. Eine Satellitenkonstellation ist eine Gruppe mehrerer Satelliten, die gemeinsam ein Gebiet regelmäßig beobachten.
Die ersten vier Jilin-1-Satelliten wurden am 7. Oktober 2015 in eine sonnensynchrone Umlaufbahn von 650 km Höhe gebracht. Dazu gehörten der optische Erdbeobachtungssatellit Jilin 1 GXA mit einer panchromatischen Kamera von 72 cm Auflösung und einer Multispektralkamera von 2,88 m Auflösung, zwei Videosatelliten mit 1,13 m Auflösung sowie ein Technologieerprobungssatellit mit 4,7 m Auflösung. Bis zum 19. Januar 2018 folgten sechs weitere Videosatelliten. Am 21. Januar 2019 starteten zwei Hyperspektralsatelliten mit je 26 Kanälen und Auflösungen von 5 m im sichtbaren Licht, 100 m im mittleren Infrarot und 150 m im fernen Infrarot.
Weitere Baureihen brachten höhere Auflösung oder größere Schwadbreite, also eine größere beobachtete Bodenbreite pro Überflug. Jilin 1 GF03 hatte eine panchromatische Auflösung von 1 m und eine multispektrale von 4 m bei 40 kg Masse. Jilin 1 GF02 erreichte 75 cm panchromatisch und 3 m multispektral. Ab 2020 kamen KF01-Satelliten mit 140–150 km Schwadbreite; Jilin 1 KF01B erreichte 50 cm panchromatisch und 2 m multispektral. Bis zum 25. August 2023 waren, ohne bestimmte Technologieerprobungssatelliten, insgesamt 8 Videosatelliten, 2 Hyperspektralsatelliten, 4 Breitschwad-Satelliten, 97 hochauflösende Satelliten, 8 Infrarotsatelliten und 3 Mehrzweckplattformen in verschiedenen Orbits platziert worden. Bei zwei Fehlstarts 2020 gingen Satelliten verloren.
Die ursprüngliche Planung sah 138 Satelliten bis 2025 vor, wurde wegen wirtschaftlichen Erfolgs aber auf Ende 2023 vorgezogen; diese Angabe ist im Artikel als veraltet markiert. Danach sollte Jilin 1 bis 2025 auf 300 Satelliten wachsen; auch diese Angabe ist als veraltet markiert. Zu beachten ist, dass etwa die Videosatelliten nur eine geplante Lebensdauer von drei Jahren haben und früh gestartete Satelliten ersetzt werden müssen. Chang Guang arbeitet auch im Auftrag anderer Firmen, etwa für Smart-City-Projekte. Das Unternehmen gehört zu mehreren US-sanktionierten Firmen; laut Artikel sollen seine Satellitenbilder im Irankrieg 2026 iranische Gegenschläge ermöglicht haben, außerdem habe es pakistanischen Streitkräften Aufnahmen aus Afghanistan zukommen lassen.