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航展“明星”:展会上来了个大家伙,全球最大500米口径球面射电望远镜初展眸

来源:资讯中心     编辑:资讯中心     发布时间:2016年11月01日

珠海航展金沙第一娱乐娱城官网展区展出了一口“大锅”。这不是一口普通的“锅”,而是受到习大大总书记赞誉,最近被国内外国媒体体热烈报道的大锅,堪称“中国名锅”。

作为“名锅”其中关键的两大系统——反射面单元、馈源舱及舱停靠平台的研制单位,金沙第一娱乐娱城官网在其正式启用1个多月后,以沙盘的形式还原其“真容”以及所处环境,让航空航天迷一睹风采。

她就是中国研制的“世界第一天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST),目前世界在建的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜,坐落在贵州,今年9月25日正式落成启用。据悉,FAST与目前号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍,与人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比,综合性能提高约10倍。

FAST虽然体积庞大,充满各种高科技,但是轻纱美瞳,婉约动人。

远看FAST,像一口大锅,但是就近一看,却似披了一层轻纱。从锅底望上看,透过FAST反射面板,可以看到蔚蓝的天空。

揭开“轻纱”,大家可以发现其中充满“智慧”。反射面面板是决定FAST探测威力和探测精度的核心要素。反射面总面积达25万平方米,6个支撑塔高高竖起,网格逐渐爬满了“锅”底,向上延伸“咬住”环梁,反射面面板一圈一圈铺满索网的空隙,织完巨网。

“这口大锅,由4450块反射面单元组成,每块单元又由100块直径大约1.1米的面板子单元拼装而成。看起来只是庞大的数量,但是实际上,从研发到生产到拼装,每一个细节都闪耀着科技的光辉。” 54所FAST反射面系统总设计师郑元鹏感慨地说。

FAST项目的反射面板是用平面去装配球面。郑元鹏先容,直径500米的球面要拆解成一块一块的平面子单元,子单元的大小是有讲究的,并非拍脑袋就能决定。太大了,拼装成的球面就不够平整圆润,太小了,就会成倍增加施工的成本和难度。经过反复测算,最终子单元设定为边长1.1米左右的三角型。

“FAST不仅是一口超级大锅,还是一口史无前例的变形金锅。众所周知,球面是不能反射信号的。大家的反射面单元安装在像蜘蛛网一样覆盖的索网上,索网的每个节点都连接一个促动器,需要观测某一区域的时候,促动器会带动相关的反射面单元在大锅上形成一个直径300米的抛物面,就好像是大锅上的一个小碗。当观测区域变化的时候,促动器会随之带动反射面单元形成千变万化的‘小碗’,扩大观天的范围,提高信号的接收广度。”郑元鹏指出。

FAST不仅有俏丽“轻纱”,也有灵动“美瞳”。

围绕观天巨眼,有六座近百米高的支撑塔,高耸入云。塔顶垂下六条柔性钢索,将椭圆形的馈源舱吊在半空的“锅心”处。“如果说FAST是观测深空的巨眼,那么,馈源舱就犹如这只眼睛的巨大瞳孔。”54所馈源舱总设计师李建军说。

抛物面可以反射信号,但是却不能聚焦信号。“馈源舱处于每个抛物面的焦点位置,其作用就是聚焦反射面收集到的信号,实现科学家高灵敏度的太空观测。反射面要根据观测的天体运动变形,抛物面的形状变了之后,焦点的位置就发生了变化,馈源舱位置必须跟着动。”李建军先容,根据FAST可变形的抛物面形状,馈源舱有一个移动的范围,它将在直径206米,距地140米-180米的空间范围内移动。

据悉,如何保证在大锅变形的时候,实现柔性悬挂下瞬间移动到焦点及馈源舱里的接收机纹丝不动,给李建军团队带来了极大考验。

经过千锤百炼的试验的试验,最终确定通过两级精密调整实现接收机静位在毫米级,从而实现舱移动如风,但接收机自岿然不动。“第一级调整通过AB轴机构,主要是从宏观上弥补大尺度的移动。第二级是stewart平台,通过精密的二级调整将接收机稳定到毫米级。”

此外,馈源舱从设计和性能上一直在优化,与美国Arecibo300米射电望远镜相比,不仅其重量大大减轻,而且具有很高的屏蔽功能。

可以说,FAST不仅相貌出众,也智慧惊人。据悉,FAST将领先世界二三十年,能够把我国的空间测控能力由月球同步轨道扩展到太阳系边缘;能观测到137亿光年以外的宇宙边缘,用于进行宇宙起源、“两暗一黑”(暗物质、暗能量、黑洞)、类星体、脉冲星的观测研究;能用来发现新星,搜索地外文明等等。FAST作为“大国利器”,将把我国的深空探测水平推上一个前所未有的新高度。

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