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登录日期:2015-11-22 【编辑录入:lrylry】 文章出处:《文汇报》2015年11月22日头版

中国“天眼”昨“点睛”
作者:特派记者 许琦敏  阅读次数:5555

从空中俯瞰500米口径球面射电望远镜馈源舱吊装

从空中俯瞰500米口径球面射电望远镜馈源舱吊装

 

全球最大单口径射电望远镜关键设备吊装成功,明年“睁眼”探宇宙

 

  本报贵阳11月21日专电 (特派记者 许琦敏)今天上午11时,世界最大单口径球面射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST)馈源舱吊装成功。这标志着FAST工程馈源支撑系统正式进入六索带载联调阶段,也标志着作为我国重大科技基础设施之一的FAST望远镜,完成了“点睛之笔”。预计到明年9月,该项目将全部完工。
 
  今天上午10点58分,直径13米、高7米、重30吨的馈源舱,在6根长达600米的柔韧钢索的牵引下,从位于FAST底部的舱停靠平台上缓缓升起,以每分钟6米的速度缓缓上升。11点08分,馈源舱升至距谷底108米处,才悬停下来。
 
  馈源舱是FAST中最关键的设备,整个望远镜所有接收到的无线电波,都要反射到位于馈源舱内的馈源,最终通过舱内仪器处理之后,将信号通过可自动伸缩的光缆,传递到中央控制室。所以,馈源舱必须时刻处在主动反射面所形成的瞬时抛物面的焦点位置。由于FAST“身躯”超大,因此在形成抛物面、跟踪天体的过程中,必须移动馈源舱,来实现这一目的。
 
  然而,用6根绳索同时控制一个物体,使其即使在风吹雨淋时,也能四平八稳地在空中移动,而且移动精度要达到毫米级,是一个世界级难题。经过15年潜心研究,FAST工程的科学家与企业合作,在这一领域做到了“世界第一”:他们开发出一整套FAST馈源支撑系统,主要包括支撑塔、索驱动、馈源舱、舱停靠平台。依靠这套系统,可以使馈源舱在空中不会上下、左右、前后摇摆或扭动,同时能精确移动到指定地点,误差仅为48毫米。
 
  “这次我们吊装的还不是真正的馈源舱,而是它的代用舱。”中科院国家天文台研究员、FAST工程馈源支撑系统总工程师朱文白介绍,因为此次吊装需要验证许多参数,因此舱内搭载仪器会与正式舱不同。正式舱内会搭载有6杆并联机器人,将使馈源舱的定位精度提高到10毫米。
 
  在经历了前期十几年的预研与立项,FAST工程开始于2011年3月25日,预计于2016年9月完工。它建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜,其面积相当于30个足球场,体积足以放下8个“鸟巢”体育场。
 
  射电望远镜口径越大,灵敏度越高。FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博305米望远镜相比,其综合性能提高约2.25倍。FAST的观测频率为70兆赫到3G赫兹,作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来10年至20年保持世界一流设备的地位。
 
  FAST投入使用后,作为一个多学科基础研究平台,可观测的天体数目将大幅度增加。它将巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;它将观测数千颗脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;它还将主导国际低频甚长基线干涉测量网(VLBI),获得天体超精细结构,并为我国深空探测做贡献。此外,它还将探测星际分子、搜索可能的星际通讯信号,寻找地外生命。
 
附:同日文汇报第3版相关文章

 

廿载创新,触摸宇宙心跳

FAST馈源舱首次升舱挑战一系列世界级难题

 

馈源舱支撑系统进行首次升舱试验 谢震霖 摄

馈源舱支撑系统进行首次升舱试验 谢震霖 摄
 
 
  今天,贵州山区峰丛洼地中,500米口径球面射电望远镜(FAST)完成了馈源舱首次升舱。这只世界最大的中国“天眼”完成了“点睛之笔”。精彩瞬间背后,凝聚着中国天文学家联合多学科科学家、企业家共同挑战极限的努力。
 
  从1993年开始,FAST工程一步步走向成功,得到提升的不仅仅是我国的科研能力,还有相关产业的研发能力,以及由此带来的产业升级。
  
    6绳驱动,勇闯世界第一
 
  今天的升舱,标志着FAST的核心设备--馈源舱及其支撑系统首次进入调试状态。
 
  建造6座最高达168米的馈源支撑塔,用6根长达600米、重6吨的钢索,将重达30吨的馈源舱悬吊在空中,是FAST的创举。
 
  其实,利用天然洼地建造大口径射电望远镜,美国305米口径的阿雷西伯射电望远镜就已做了尝试。但它的馈源舱支撑系统非常庞大,如果FAST也采用同样设计,整个支撑系统将重达近万吨。
 
  15年前,天文台科学家开创性地提出了柔性悬吊系统,使悬吊在空中的设备重量下降到了30吨。这样,馈源舱就能在距谷底140至180米的高度内、直径207米的球冠范围内自如移动,二次定位精度达到10毫米。国家天文台副台长、FAST工程常务副总经理郑晓年说,在这一领域,中国一直保持着“世界第一”。
 
  这一无人尝试过的系统架构,提出了一系列世界级难题:牵引绳索要不时伸缩,依附其上、用来传输电力和数据的电缆、光缆也要随之伸缩,如何让光纤不易折断、信号不易衰减?FAST对无线电污染十分敏感,而它本身又在使用许多大功率电子元器件,如何防止电磁污染?
 
  国家天文台作为牵头单位,联合国内百余家企业和科研单位,将“不可能”变成了“可能”:他们历时4年,研制出了FAST动光缆,即用铝合金做成窗帘构件,让电缆、光缆可以像拉窗帘一样,随绳索长度改变而伸缩;同时,还研发出了可以弯曲10万次的光缆,而普通光缆只能抵抗上千次的弯曲。他们采取了许多首次运用的技术方案,来进行超高要求的电磁辐射屏蔽,比普通屏蔽要求高出一倍以上。
 
  馈源舱系统仅是FAST工程三大创新点之一。另外两点,一是在喀斯特地区选址,利用天然洼地“盛放”大望远镜;二是设计并研制主动反射面板,用激光全站仪、24个测量基墩,与馈源舱同步协调运行,百米距离测量精度达到2毫米。
  
    带企业一起“练内力”
 
  记者发现,今天吊装现场的企业技术人员人数,不亚于科研人员。在为FAST解决每一个难题的背后,几乎都有相关企业付出的努力和担当。
 
  馈源舱支撑系统的关键技术--6绳索驱动系统,就是由大连重工起重集团有限公司承担的。该公司副总经理邹胜介绍,这个系统受外界影响太多,比如风力、设备自重等因素影响,不确定性太大,因此研制难度极高。尽管企业承担过核环岛起重机、码头吊车等设备的研发制造,可要将吊装控制精度从厘米级提升到毫米级,从来没想过。
 
  不过,大连重工将与FAST的合作,视作提升企业技术实力的契机,投入了比FAST提供的科研经费超出不止一倍的资金,以及大量人力,最终实现了FAST工程提出的苛刻要求。
 
  邹胜说,这样的技术跨越,企业根本想不到,然而一旦拥有了技术实力,将会使企业在市场上拥有更多话语权,可以用自身技术替代更多国外专利。
 
  为了研发FAST动光缆,让光缆的弯折寿命从1000次提升到10万次,同时从光缆传输模拟信号的衰减度比现有国家军用标准还要减少75%,烽火通信科技股份有限公司花了整整4年时间与FAST合作。
 
  通过与FAST工程的合作,烽火共享了最先进光缆技术的知识产权,并于今年将动光缆作为新产品向市场推出--拥有了技术的制高点,它拥有了“一览众山小”的市场竞争底气。
 

 

 

 荐稿人:lry 2015-11-22  执行编辑:lry 2015-11-22  责任编辑:zjy 2015-11-22
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