“中国天眼”知多少

发布时间： 2016-09-27 08:39:06   |  来源： 解放军报   |  责任编辑： 李晓宪

　　被誉为“中国天眼”的射电望远镜在设计建造上有何创新?在倾听宇宙深处声音、探索宇宙奥秘方面将发挥什么作用?请看中国电子科技集团(望远镜核心部件研制建造方)的专家为你解读。

　　

　　一问：射电望远镜是不是口径越大越好?

　　“500米口径球面射电望远镜，可不是肉眼观测的普通望远镜，是世界最顶尖级的太空望远镜。”中国电科研究员级高级工程师王枫介绍，面板和馈源是决定FAST探测威力和探测精度的核心要素。

　　射电望远镜，跟接收卫星信号的天线锅类似，通过锅的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。“用过‘锅盖天线’的人知道，锅盖口径越大，电视画面也越清晰。对于射电望远镜来说，口径越大看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的‘锅盖’，以提高射电望远镜灵敏度。” 王枫说，简而言之，就是“锅”越大，“阅读”到宇宙深处的信息就越多。

　　其实，建造500米口径球面射电望远镜在国际上没有先例，很多技术需要依靠自主创新。比如，望远镜馈源支撑的光机电一体化创新设计，将馈源支撑结构系统自重降至30吨，既降低了造价，又提高了稳定性。中国电科面板单元技术负责人郑元鹏告诉记者，4450个反射面每一个都可以进行对焦，灵敏度可达美国阿雷西博射电望远镜的2倍，巡天速度是它的10倍。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。FAST将成为世界最大单口径射电天文望远镜。

　　二问：射电望远镜在设计建造上有何创新?

　　FAST有多大?反射面总面积25万平方米，相当于30个标准足球场那么大;FAST有多重?仅圈梁、索网和6座支撑馈源舱的高塔就用掉10000多吨钢材，反射面面板用掉2000多吨铝合金;FAST有多巧?2000多个液压促动器通过伸缩，实现反射面精确变位。

　　“FAST的设计目标，是能够把近30个足球场这么大的接收面积里收集的信号，聚集在药片大小的空间里。”郑元鹏说，不如此，就无法监听到宇宙中微弱的射电信号，“药片”就是馈源，因此500米口径的结构要实现毫米级精度。

　　FAST的设计建造，体现了中国人领先于世界的工程及设计能力。FAST的索网结构可以随着天体的移动自动变化，带动索网上活动的4450个反射面面板产生变化，足以观测到任意方向的天体，同时，馈源舱也随索网一同运动，采集反馈信息。

　　柔性铆接工装也是创新的典型代表。郑元鹏说，面板子单元每天的生产涉及铆接工装为140种，如果按照原始数据进行工装设计，一方面增加了成本，另一方面会降低生产效率。生产中我们根据最大包容原则设计了通用工装，经过柔性调整可适用于所有类型的面板铆接。

　　三问：在探索宇宙奥秘方面将发挥什么作用?

　　“如果把FAST看作一个‘天眼’，那馈源舱就相当于这个‘眼睛’的‘瞳孔’，它起到聚焦的作用，让我们能看得更清楚。”中国电科馈源舱单元技术负责人李建军介绍， FAST绝不是金属堆砌的“傻大粗”，它是最精密的天文仪器。由于采用光机电一体化的馈源平台，加之馈源舱内的并联机器人二次调整，它在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下，可实现毫米级指向跟踪，确保精确地聚集和监听宇宙中微弱的射电信号。

　　半个多世纪以来，全世界所有射电望远镜收集的能量尚翻不动一页纸，而FAST的加盟将大大加快这一速度。而收集的能量，意味着解读宇宙深处奥秘的信息量。

　　中国电科总经理樊友山说，FAST研究涉及众多高科技领域，如天线制造、高精度定位与测量、高品质无线电接收机、传感器网络及智能信息处理等。未来，FAST关键技术成果还可应用于诸多相关领域，如大尺度结构工程、公里范围高精度动态测量、大型工业机器人研制以及多波束雷达装置等。