——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
正在建設(shè)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)工程11月21日取得重大進(jìn)展——望遠(yuǎn)鏡饋源支撐系統(tǒng)開(kāi)始調(diào)試。
如果把射電望遠(yuǎn)鏡比作天眼,饋源就是“眼睛”的“視網(wǎng)膜”,擔(dān)負(fù)著接收射電信號(hào)的任務(wù)。放置FAST饋源的饋源艙直徑達(dá)13米,重30噸。饋源支撐系統(tǒng)能否正常使用,決定著望遠(yuǎn)鏡的“眼睛”能不能看,能看到多遠(yuǎn),能看得多清晰。
FAST工程副總工藝師孫才紅介紹,科研人員創(chuàng)新性地建設(shè)了6個(gè)支撐塔,每個(gè)支撐塔支撐1根柔性鋼索,“拽住”饋源艙。通過(guò)收放鋼索,饋源艙能夠在距離地面高140~180米,直徑為207米的球冠面上按照科學(xué)家的要求運(yùn)動(dòng),設(shè)計(jì)定位和定姿的誤差不超過(guò)48毫米。為了進(jìn)一步精確控制饋源,科研人員還在饋源艙中放置了一個(gè)并聯(lián)機(jī)器人。在這兩重精密的設(shè)計(jì)下,F(xiàn)AST可以實(shí)現(xiàn)高精度指向跟蹤,誤差不會(huì)超過(guò)10毫米。
FAST饋源支撐系統(tǒng)總工程師朱文白介紹,目前是調(diào)試的第一階段,使用的是等重等大的模擬艙,主要檢測(cè)鋼索能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)?!肮烙?jì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)月左右,能夠得到結(jié)果。如果進(jìn)展順利,就換上真正的饋源艙,開(kāi)始第二階段調(diào)試?!?/p>
FAST是世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,工程預(yù)計(jì)將于2016年9月竣工。建成后,F(xiàn)AST將實(shí)現(xiàn)大天區(qū)面積、高精度的天文觀測(cè),并在未來(lái)10~20年保持世界一流設(shè)備的地位。
為什么要建FAST?
或?qū)a(chǎn)生難以預(yù)測(cè)的科學(xué)成果
自從1937年美國(guó)人格羅特·雷伯造出首個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡,天文學(xué)研究就開(kāi)啟了新篇章——脈沖星、宇宙微波背景輻射等重大的天文學(xué)發(fā)現(xiàn)都與射電望遠(yuǎn)鏡密不可分。
決定射電望遠(yuǎn)鏡能力的一個(gè)重要指標(biāo),是望遠(yuǎn)鏡的口徑——口徑越大,探測(cè)暗弱天體的能力越強(qiáng),能探測(cè)到的天體數(shù)目越多。目前在用的最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)在20世紀(jì)60年代建造的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡,直徑為305米;其次就是德國(guó)波恩的100米望遠(yuǎn)鏡。
我國(guó)科學(xué)家和工程技術(shù)人員利用喀斯特地貌形成的巨大洼地,鋪設(shè)了一個(gè)直徑為500米的球面射電望遠(yuǎn)鏡。FAST工程副總工藝師孫才紅介紹:“FAST接收射電波的面積約有30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大,與德國(guó)波恩望遠(yuǎn)鏡相比,靈敏度提高約10倍;與美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡相比,綜合性能提高約10倍。”
從宇宙起源與演化、暗物質(zhì)暗能量與大尺度結(jié)構(gòu)等科學(xué)研究,到空間飛行器的測(cè)控與通信等工程應(yīng)用,F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡將發(fā)揮不可替代的作用。
FAST新在哪兒?
“大”“活”“輕”
孫才紅總結(jié),F(xiàn)AST有三個(gè)最主要的創(chuàng)新點(diǎn)。第一就是“大”,利用地球上獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)良臺(tái)址——貴州天然喀斯特巨型洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址。FAST饋源支撐系統(tǒng)總工程師朱文白解釋說(shuō),F(xiàn)AST需要一個(gè)電磁波寧?kù)o區(qū),“這里附近5千米半徑之內(nèi)沒(méi)有一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),25千米半徑之內(nèi)只有一個(gè)縣城,是理想的無(wú)線電接收環(huán)境”。
第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是“活”,自主發(fā)明的主動(dòng)變形反射面。朱文白介紹,阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面是“死”的,要靠饋源二次矯正電磁波信號(hào)。但FAST的反射鏡面是“活”的,科學(xué)家們用8895根鋼索和4450個(gè)三角形的反射單元組成了球冠型索膜結(jié)構(gòu),相當(dāng)于在一個(gè)鋼索“網(wǎng)兜”上拼接出一個(gè)球形發(fā)射鏡面。通過(guò)協(xié)調(diào)控制這些鋼索,就能在球形鏡面上實(shí)現(xiàn)拋物面的連續(xù)變形,以跟蹤天體。
第三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是“輕”,自主提出輕型索支撐饋源平臺(tái)建設(shè)?!鞍⒗孜鞑┩h(yuǎn)鏡的饋源平臺(tái)有上千噸重,按照美國(guó)人的設(shè)計(jì),F(xiàn)AST的饋源平臺(tái)將達(dá)到近萬(wàn)噸。”孫才紅說(shuō),F(xiàn)AST改變了設(shè)計(jì),將饋源艙平臺(tái)降至30噸,采用光機(jī)電一體化技術(shù),建設(shè)了6個(gè)支撐塔,用固定在支撐塔上的6條柔性鋼索控制饋源平臺(tái),“加之饋源艙中的并聯(lián)機(jī)器人,通過(guò)鋼索和機(jī)器人的二次調(diào)控,實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度指向跟蹤”。
?。ㄔd于《光明日?qǐng)?bào)》 2015-11-22 01版)
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