“千锤百炼”遴选完美方案
没有经验可借鉴,望远镜建设中遇到一道又一道关卡,但是,工程研究人员却经历了无数次失败,失败了重来,再失败再重来,每一道关卡都要经过千锤百炼的反复试验。
“90后”年轻的反射面吊装技术指导张晓佳来自武船重工集团,他说,4450块反射面板分为30层,虽然形状都是看似一样的三角形,但角度、大小却千差万别。大跨度缆索吊装,吊具要经过反复设计、比对和试验,才能确保严丝合缝。
宇宙空间混杂各种辐射,遥远的信号就像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的耳朵就分辨不出来。武荣阳说,为了确保望远镜不受到任何磁场的干扰,仅对施工设备的电磁防护就花了半年多时间做试验,从塔底到塔顶做了四五套方案。“头发丝粗的缝隙,都有可能让干扰信号跑出去”,反复试验是为了确保万无一失。
“从技术到材料,基本上都是国产化,既是中国制造,更是中国创造。”王启明说,中国大射电望远镜创造了很多奇迹,更体现了我国自主创新能力,推动我国在天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大跨度结构、公里范围高精度动态测量等众多高科技领域的发展。据新华社供图/新华
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为什么在贵州山区建“天眼”?
1993年国际无线电联大会上,包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议,渴望在电波环境彻底毁坏前,回溯原初宇宙,解答天文学中的众多难题。
1995年底,北京天文台联合国内20余所大学和研究所,成立了射电“大望远镜”中国推进委员会,提出了利用贵州喀斯特洼地建造球反射面,即“阿雷西博型天线阵”的喀斯特工程概念。
此后,中国科学家们进一步推进喀斯特概念,提出独立研制一台新型的喀斯特单元,即500米口径球面射电望远镜。
为了给新一代射电“大望远镜”安家,科学家们通过卫星遥感把贵州喀斯特山区翻了个遍。中国科学院国家天文台研究员、500米口径球面射电望远镜工程副经理彭勃回忆说,当时天文台委托两家院所进行独立搜寻,从300多个候选洼坑中遴选。结果,位于黔南州平塘县的大窝凼两次都获最高分。
中国“天眼”优势在哪儿?
无论是置身大射电望远镜边上,爬上附近山顶的观景台,还是通过虚拟现实视频,你都能直观感受它的第一特点大。科学家们形容它是一座“观天巨眼”。
中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜工程总工艺师王启明说,仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。
但大射电望远镜绝不是金属堆砌的“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。
“我们的最初设计理念源自美国阿雷西博望远镜。但跟阿雷西博相比,主动反射面系统是我们最大的创新。”彭勃说,大射电望远镜的索网结构可以随着天体的移动变化,带动索网上的4450个反射单元,在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面,极大提升观测效率。
阿雷西博望远镜是固定望远镜,只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个约20度的带状区域。而主动反射面让中国大射电望远镜拥有更广的观测范围,能覆盖40度的天顶角。
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