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洞穿未来的“超级天眼”

时尚 廊坊前沿网 2018-01-12 23:28:27

  原标题:中国5米口径球面射电望远镜开始制造安装索网01月12日,随着第一根主索的安装,5米口径球面射电望远镜反射面索网制造与安装工程正式步入工程实施阶段,新华社贵阳6月7日电题:洞穿未来的“超级天眼”新华社记者齐健被誉为“天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜2016年9月25日落成启用,该工程进入正式实施阶段则标志着上述三个主要技术难题已经得以解决,国外可参考的大口径望远镜,一般需要3年左右调试。

  索网结构的一些关键指标远高于国内外相关领域的规范要求:例如,主索索长控制精度须达到1mm以内,主索节点的位置精度须达到5mm,索构件疲劳强度不得低于5MPa,中科院国家天文台的工作团队昼夜无休,为的是在最短时间内完成调试,尽快发挥其科研能力,索网总重量约为13余吨,主索截面一共有16种规格,截面积介于28mm2~1319mm2之间。

  “天眼”的研制和建设,饱含着中国人对探索宇宙新知的向往,索网采取主动变位的独特工作方式,即根据观测天体的方位,利用促动器控制下拉索,在5m口径反射面的不同区域形成直径为3米的抛物面,以实现天体观测,关键技术无先例可循、关键材料急需攻关、核心技术遭遇封锁,从预研到建成的22年时间里,我国老中青三代科技工作者克服了不可想象的困难。

  索网建成后将形成一系列成果,例如,高疲劳性能钢索制造工艺、大跨度索网安装方案等,将对我国索工业水平起到显著提升作用,“国内顶级的应用于斜拉桥上的钢索,标准强度是200兆帕、抗200万次弯曲,用在‘天眼’实验上都断了,但是由于自重和风载引起形变的限制,传统全可动望远镜的最大口径只能做到1米。

  当时负责索网疲劳问题的是刚到天文台工作不久的博士生姜鹏,他立下“军令状”,扎根合作研究的公司一线,经过一年半的艰苦技术攻关,完成了索网变位策略优化及疲劳性能评估工作,降低了索网的变位应力幅,最终生产出满足要求的钢索,中国天文学家提出建造世界最大的单口径射电望远镜——5米口径球面射电天文望远镜,经过密集的科研攻关,“天眼”最终创新性采取轻型索支撑馈源平台方案,把馈源舱减重到30吨,覆盖天顶角是美国望远镜的两倍,并通过并联机器人二级调整,最终在降低建造成本的同时,实现毫米级高精度定位。

  全新的设计思路,加之得天独厚的台址优势,FAST突破了射电望远镜的百米极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式,此前,100米口径的德国波恩望远镜号称“地面最大的机器”,305米口径的美国阿雷西博望远镜被评为人类20世纪10大工程之首,与号称“地面最大的机器”的德国波恩1米望远镜相比,灵敏度提高约1倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类2世纪1大工程之首的美国Arecibo3米望远镜相比,其综合性能提高约1倍。

  据国家天文台射电天文研究部首席科学家、“千人计划”专家李菂透露,“天眼”的首批观测目标锁定在直径10万光年的银河系边缘,那里已经是普通射电望远镜无法企及的地方,而“天眼”将来要瞄准的是河外星系甚至宇宙边缘,--------FAST工程的建设内容FAST工程的主要建设目标是在贵州喀斯特洼地内铺设口径为5米的球冠形主动反射面,通过主动控制在观测方向形成3米口径瞬时抛物面;采用光机电一体化的索支撑轻型馈源平台,加之馈源舱内的二次调整装置,在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下,实现高精度的指向跟踪;在馈源舱内配置覆盖频率7MHz~3GHz的多波段、多波束馈源和接收机系统;针对FAST科学目标发展不同用途的终端设备;建造一流的天文观测站,“天眼”超群的灵敏度使它具备超强的发现力:发现的脉冲星数量有望翻倍,发现气体星系有望在过去的基础上提高10倍,有望发现新的星际分子,严俊表示,“天眼”在获得天体超精细结构、搜索可能的星际通讯信号、测量近地天体轨道等方面都有优势,从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒级脉冲星,将来有望应用于导航。

  ①台址勘察与开挖:勘察台址工程地质和水文地质条件,开挖清理洼地,使其满足望远镜建设的需要,这些发现看上去高深而遥远,却在某些方面“洞悉”了未来,③馈源支撑系统:建设公里尺度的钢索支撑体系,在馈源舱内安装并联机器人用于二级调整,最终调整定位精度为1毫米。

  回溯原初宇宙,这是科学家们研制建造“天眼”的原动力,也是他们的终极目标,采用现场总线技术实现数千点自动控制,从这个意义上说,洞穿未来的“超级天眼”是我国在科学前沿实现重大原创突破、加快创新驱动发展的利器,为更多人投身科学事业奠定了基础,研制馈源、低噪声致冷放大器、宽频带数字中频传输设备、高稳定度的时钟和高精度的频率标准设备等

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