军械武器控|就可以探测到你的信号,感受“中国天眼”:你在月球上打电话( 二 )
6670根主索、2225个主索节点及相同数量的下拉索 , 完整地拼出了FAST的索网 。 拼装完成后 , FAST的巨大反射面看起来就像一口“超级大锅” , 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 。
这一索网结构 , 是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系 。 也就是说 , 索网可以根据观测天体的方位 , 启动促动器控制下拉索 , 在FAST反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面 , 以实现精确观测 。 有人把这个可移动的抛物面形象地称为“中国天眼”的“虹膜” 。
提到“虹膜” , 就不得不再说说“中国天眼”的“瞳孔”——馈源舱 。 馈源是指射电天文望远镜用来接收天体信号的系统 , 馈源舱就是用于安放这个系统的平台 。
美国阿雷西博射电天文望远镜的馈源平台重近千吨 , 几乎等于用固定轨道把平台架设在半空 。 这样的设计 , 虽有利于馈源的定位 , 却缩小了观测角度 。 FAST最终创新性地采取轻型索支撑馈源平台方案 , 把馈源舱减重到30吨 , 由6条600多米长的钢索吊在空中精准定位 , 误差不超过48毫米 。 这样的工程难度 , 世界上前所未有 。
“我们采用了光机电一体化技术 , 创新性地提出了轻型索支撑馈源平台 , 并使用并联机器人进行二次精调 , 实现高精度指向跟踪 。 这也是FAST的‘三大自主创新’之一 。 ”FAST馈源支撑系统总工程师朱文白说 , “通过卷扬机收放钢索 , 可以驱动馈源舱在一个距离地面高140米至180米、直径为207米的球冠面上运动 , 最大定位精度小于10毫米 。 ”
FAST建设之精巧 , 还体现在选址上 。 科技人员利用平塘县喀斯特漏斗洼地 , 依托当地独特的山体优势 , 顺势建成了“中国天眼” 。
“天然的喀斯特地形 , 可使雨水不会存积 , 与望远镜形状接近的山体洼地 , 又可以令工程开挖量大大减少 , 从而节省工程造价 。 ”国家天文台高级工程师朱明介绍 , 科研人员对台址选择制订了非常“苛刻”的筛选指标 , 既要研究台址自身的岩体结构、水文情况、长短轴比例、挖填方率是否合适 , 还要考察台址山形的闭合情况、几何形状是否达标 , 最后再综合台址地区的地质灾害、地震风险、气象条件、无线电环境等是否满足条件 。
经过10余年的精挑细选和实地勘察 , 现址从一万多个备选地点中脱颖而出 。
纵观中外 ,
感知“天眼”建设之快、影响之广
我国的射电天文学研究起步比国际上其他国家晚了许多年 。 “起步比别人晚 , 就要比别人花时间多一点、走得快一点 , 否则永远赶不上 。 ”FAST首席科学家、总工程师南仁东把生命中近三分之一的时光都奉献给了FAST 。
1993年 , 国际无线电科学联盟大会在日本东京举行 。 有科学家提出 , 在全球电波环境继续恶化之前 , 人类应该建造新一代射电天文望远镜 , 接收更多外太空的讯息 。 南仁东认为 , 这对中国来说是个千载难逢的好机会 。 “建造新一代射电天文望远镜”这个大胆的设想油然而生 。 然而 , 对于20世纪90年代初的中国来讲 , 如此设想可谓“胆量超大” 。
尽管如此 , 南仁东还是毅然决然地选择了坚持 。 他为找到一个合适的台址 , 用了10余年时间走遍贵州的山山水水 , 实地考察了上百个窝凼 。
终于 , 2007年7月 , FAST作为“十一五”重大科学装置正式被国家批准立项 。 从那一天起 , FAST就如同其英文缩写的含义(快速)一样 , 开始了快速建设之旅 。
FAST快在没有延期一天 。 工程建设从2011年3月5日开工报告批复之日起 , 到2016年9月25日如期竣工 , 历时2011天 , 全程没有出过重大安全事故 。
FAST快在调试期不到两年 。 大型望远镜的调试期一般超过4年 , 比如美国绿岸GBT望远镜(100米)花了6年 , 意大利SRT望远镜(64米)超过5年 。
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