全球最大最強(qiáng)“天眼” 開(kāi)啟 “鍋蓋”的鋁合金背架 東南網(wǎng)架造
更新時(shí)間：2016年10月10日 16:1 內(nèi)容來(lái)源：蕭山網(wǎng)-蕭山日?qǐng)?bào)
2016年7月3日，直徑500米、迄今全球最大的“鍋蓋”在貴州喀斯特天坑中架設(shè)完成。
它就是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，世界上最大和最具威力的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
它被稱為“天眼”，用來(lái)傾聽(tīng)宇宙深處聲音、觀測(cè)宇宙奧秘。
讓蕭山人自豪的是，這一超級(jí)工程，應(yīng)用了蕭企東南網(wǎng)架技術(shù)創(chuàng)新成果。
從老式電視上的雪花點(diǎn)說(shuō)起
當(dāng)老式電視收不到信號(hào)時(shí)，屏幕上不是一片空白，而是閃爍著密密麻麻的雪花點(diǎn)。其實(shí)，這些雪花點(diǎn)就是電磁波信號(hào)，其中也包括來(lái)自太空的射電輻射。
1933年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家用一臺(tái)靈敏度很高的接收機(jī)意外發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河中心穩(wěn)定的射電輻射，從此開(kāi)啟射電天文學(xué)的大門(mén)。
用過(guò)“鍋蓋天線”的人知道，鍋蓋口徑越大，電視畫(huà)面也越清晰。對(duì)于射電望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，口徑越大看得越遠(yuǎn)。全世界的射電天文學(xué)家都追求建造更大口徑的“鍋蓋”，以提高射電望遠(yuǎn)鏡靈敏度。
此前，世界上最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，分別是德國(guó)波恩100米望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)阿雷西博300米望遠(yuǎn)鏡。前者是可以移動(dòng)“搖頭”的，后者則借助波多黎各島上的喀斯特洼坑建造。
1993年國(guó)際無(wú)線電聯(lián)大會(huì)上，包括中國(guó)在內(nèi)的10國(guó)天文學(xué)家提出建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”的倡議，渴望在電波環(huán)境徹底毀壞前，回溯原初宇宙，解答天文學(xué)中的眾多難題。
1995年底，北京天文臺(tái)聯(lián)合國(guó)內(nèi)20余所大學(xué)和研究所，成立了射電“大望遠(yuǎn)鏡”中國(guó)推進(jìn)委員會(huì)，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“阿雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。
此后，中國(guó)科學(xué)家們進(jìn)一步推進(jìn)喀斯特概念，提出獨(dú)立研制一臺(tái)新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。
為了給新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”安家，科學(xué)家們通過(guò)衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個(gè)遍。彭勃回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)天文臺(tái)委托兩家院所進(jìn)行獨(dú)立搜尋，從300多個(gè)候選洼坑中遴選。結(jié)果，位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。
貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡最獨(dú)到、成為世界最大最強(qiáng)的基礎(chǔ)。
不只是大一圈
——中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)在哪？
無(wú)論是置身大射電望遠(yuǎn)鏡邊上，爬上附近山頂?shù)挠^景臺(tái)，還是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)視頻，你都能直觀感受它的第一特點(diǎn)——大�？茖W(xué)家們形容它是一座“觀天巨眼”。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡工程總工藝師王啟明說(shuō)，僅圈梁、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬(wàn)多噸鋼材。
“望遠(yuǎn)鏡反射面總面積為25萬(wàn)平方米，相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那么大。盡管反射面板才1毫米厚，也用掉2000多噸鋁合金�！蓖鯁⒚髡f(shuō)。
但大射電望遠(yuǎn)鏡絕不是金屬堆砌的“傻大粗”，它是最精密的天文儀器。由于采用光機(jī)電一體化的饋源平臺(tái)，加之饋源艙內(nèi)的并聯(lián)機(jī)器人二次調(diào)整，它在饋源與反射面之間無(wú)剛性連接的情況下，可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)指向跟蹤，確保精確地聚集和監(jiān)聽(tīng)宇宙中微弱的射電信號(hào)。
大射電望遠(yuǎn)鏡的建造工藝也是精益求精。王啟明說(shuō)，由于嚴(yán)苛要求，這個(gè)大科學(xué)工程推動(dòng)了多領(lǐng)域裝備制造能力的提升。
阿雷西博望遠(yuǎn)鏡是固定望遠(yuǎn)鏡，只能通過(guò)改變天線潰源的位置掃描天空中的一個(gè)約20度的帶狀區(qū)域。而主動(dòng)反射面讓中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡擁有更廣的觀測(cè)范圍，能覆蓋40度的天頂角。
大射電望遠(yuǎn)鏡的工作頻率比較廣。彭勃說(shuō)，饋源艙內(nèi)配置了覆蓋頻率70MHz～3GHz的多波段、多波束饋源和接收機(jī)系統(tǒng)。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)鄭曉年說(shuō)，100米口徑的德國(guó)波恩望遠(yuǎn)鏡曾號(hào)稱“地面最大的機(jī)器”，中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡與它相比，靈敏度提高約10倍。300米口徑的美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，50多年一直無(wú)人超越，中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡跟它相比，綜合性能提高約10倍。
扎根喀斯特天坑放眼宇宙深空
“跟其他射電望遠(yuǎn)鏡一樣，中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡最主要的兩大科學(xué)目標(biāo)是巡視宇宙中的中性氫和觀測(cè)脈沖星，前者是研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化，后者是研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律。”鄭曉年說(shuō)。
地球大氣層留給人類(lèi)探索宇宙兩個(gè)窗口，一個(gè)是光學(xué)，一個(gè)是射電。對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，如果光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是顯微鏡，那么射電望遠(yuǎn)鏡就是CT機(jī)，可以獲得天體的超精細(xì)結(jié)構(gòu)。
“有7套接收機(jī)，因?yàn)椴煌牟ǘ斡^測(cè)的頻率不一樣，觀測(cè)和研究目標(biāo)就不一樣�！迸聿f(shuō)，在大射電望遠(yuǎn)鏡眼中，宇宙和宇宙天體是一種立體的呈現(xiàn)。
半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，全世界所有射電望遠(yuǎn)鏡收集的能量尚翻不動(dòng)一頁(yè)紙，中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡的加盟將大大加快這一速度。而收集的能量，意味著解讀宇宙深處奧秘的信息量。
“從射電望遠(yuǎn)鏡誕生至今，人類(lèi)共發(fā)現(xiàn)了約2500顆脈沖星，如果中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡的工作時(shí)間全部用于觀測(cè)脈沖星，它一年時(shí)間內(nèi)就有望將這個(gè)數(shù)量翻倍�！迸聿f(shuō)，脈沖星可以用于脈沖星導(dǎo)航、脈沖星計(jì)時(shí)陣等應(yīng)用目標(biāo)。
南仁東認(rèn)為，大射電望遠(yuǎn)鏡還有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些前所未見(jiàn)的脈沖星現(xiàn)象，比如說(shuō)一個(gè)脈沖星和一個(gè)黑洞結(jié)對(duì)，那么就可能產(chǎn)生突破性的理論。
物理學(xué)發(fā)展中的每一次小小的進(jìn)步，都伴隨著極大的艱難與曲折。但在人類(lèi)文明進(jìn)步的每個(gè)階段，物理學(xué)始終站在解放生產(chǎn)力的前沿。彭勃說(shuō)，科學(xué)家利用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)引力波，并獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡則為自然科學(xué)特別是物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域提供了重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。
“針對(duì)大眾十分關(guān)心的大射電望遠(yuǎn)鏡能否用于尋找地外文明，答案是肯定的�！迸聿硎�，它是探測(cè)系外行星尤其是類(lèi)地行星的利器。由于靈敏度提高，它能看到更遠(yuǎn)、更暗弱的天體，通過(guò)探測(cè)星際分子、搜索可能的星際通訊信號(hào)，尋找地外文明的幾率比現(xiàn)有設(shè)備提升了5至10倍。
在7月3日饋源艙升艙和反射面板按計(jì)劃完成安裝后，大射電望遠(yuǎn)鏡將進(jìn)行2個(gè)多月的系統(tǒng)調(diào)試，于9月底正式竣工投入使用。但要實(shí)現(xiàn)所有功能參數(shù)最優(yōu)化，它還要在兩三年的觀測(cè)中不斷調(diào)試完善。
“大射電望遠(yuǎn)鏡建成后將成為中國(guó)天文學(xué)研究的‘利器’，在未來(lái)10至20年保持世界一流設(shè)備的地位。”鄭曉年說(shuō)，“希望中國(guó)科學(xué)家盡快利用它出成果。”
�。〒�(jù)新華社）
“天眼”鋁合金背架 由東南網(wǎng)架制造并拼裝
■文/首席記者 周喆
攝/首席記者 范方斌 通訊員 陳佳妮
本報(bào)訊 昨日上午，貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼，隨著最后一塊反射面單元成功吊裝，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）主體工程順利完工。這是世界上最大和最具威力的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，擁有30個(gè)足球場(chǎng)大的接收面積，將成為我國(guó)探索宇宙的“利器”。
讓蕭山人自豪的是，這一超級(jí)工程，應(yīng)用了蕭企東南網(wǎng)架技術(shù)創(chuàng)新成果——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡反射面建造關(guān)鍵技術(shù)研究及開(kāi)發(fā)，蕭山的印記深深烙于“天眼”之上。
FAST項(xiàng)目從技術(shù)到材料，基本上都是國(guó)產(chǎn)化，既是中國(guó)制造，更是中國(guó)創(chuàng)造。東南網(wǎng)架自主創(chuàng)新的成果也成功應(yīng)用于“天眼”之中。組成射電望遠(yuǎn)鏡“鏡面”的，是4450塊反射面單元，每一塊標(biāo)準(zhǔn)單元包括鋁合金背架和反射面面板兩部分，而東南網(wǎng)架制造并拼裝的即鋁合金背架。
為設(shè)計(jì)出符合項(xiàng)目要求的重量輕、耐腐蝕、易于維護(hù) 、施工方便的背架結(jié)構(gòu)，東南網(wǎng)架開(kāi)展“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡反射面建造關(guān)鍵技術(shù)研究及開(kāi)發(fā)”課題，最終成功研發(fā)出新型鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。據(jù)測(cè)算，鋁合金網(wǎng)架每平方米自重為4公斤左右，而鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的自重為每平方米20公斤以上，且鋁合金更耐腐蝕，完全滿足工程對(duì)背架結(jié)構(gòu)材料性能的要求。這一新產(chǎn)品被命名為新型鋁合金螺栓球網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)，并已成功申請(qǐng)授權(quán)2項(xiàng)發(fā)明專利，2項(xiàng)實(shí)用新型專利。
為滿足FAST項(xiàng)目毫米級(jí)的精度要求，東南網(wǎng)架?chē)?yán)格控制制造、拼裝工藝，將產(chǎn)品加工精度控制在±0.5毫米之內(nèi)，將安裝精度控制在2毫米以內(nèi)。新型的產(chǎn)品，精確的拼裝，滿足了科學(xué)精密設(shè)備對(duì)于背架設(shè)施精度、強(qiáng)度的要求，有效保證了工程進(jìn)度，得到了項(xiàng)目業(yè)主單位的肯定。
如今，“超級(jí)天眼”靜臥大窩凼。東南網(wǎng)架設(shè)計(jì)、施工人員，與所有參與項(xiàng)目的科學(xué)家、工程師和建設(shè)者們一起，書(shū)寫(xiě)了一個(gè)“奇跡”。
記者手記——為“蕭山元素”點(diǎn)個(gè)贊
我曾有幸走進(jìn)大窩凼，一睹“觀天巨眼”的雄姿。這項(xiàng)世界第一的工程，突破了射電望遠(yuǎn)鏡的百米極限，將國(guó)人探索的目光投射向深邃的宇宙，充分展現(xiàn)了我國(guó)的科技水平和創(chuàng)造能力。
我也曾有幸，走進(jìn)堅(jiān)守在大窩凼的東南網(wǎng)架技術(shù)人員、施工工人中間，見(jiàn)證蕭山企業(yè)的“匠心”和創(chuàng)新。正是科技創(chuàng)新，將蕭企和中國(guó)“天眼”緊緊連接在了一起。
創(chuàng)新，是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。在FAST項(xiàng)目中，無(wú)論是高精度的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、反射面單元，還是精益求精的施工方式，處處詮釋“中國(guó)創(chuàng)造”。東南網(wǎng)架，正是憑借其獨(dú)創(chuàng)的產(chǎn)品和施工工藝，躋身“天眼”工程建設(shè)者團(tuán)隊(duì)。依托多年來(lái)網(wǎng)架產(chǎn)品研發(fā)和施工經(jīng)驗(yàn)，東南網(wǎng)架研發(fā)出了適合“天眼”結(jié)構(gòu)的鋁合金背架結(jié)構(gòu)和施工工藝，使反射面面板可以成功架設(shè)在索網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，為這一奇跡工程貢獻(xiàn)了蕭山的智慧和力量。
在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，惟創(chuàng)新者進(jìn)，惟創(chuàng)新者強(qiáng)，惟創(chuàng)新者勝。蕭山轉(zhuǎn)型升級(jí)，同樣需要依靠科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)換發(fā)展動(dòng)力。一直以來(lái)，我區(qū)不斷強(qiáng)化創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，發(fā)展高新技術(shù)企業(yè)，引進(jìn)高層次人才，培育建設(shè)科創(chuàng)園，為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型增添動(dòng)力。在這一過(guò)程中，培育了一批高端裝備制造、信息、金融、新能源汽車(chē)等新興產(chǎn)業(yè)，也涌現(xiàn)出一批具有強(qiáng)大研發(fā)能力的創(chuàng)新型企業(yè)，成為引領(lǐng)發(fā)展的“新一極”。
這是一個(gè)萬(wàn)眾創(chuàng)新的時(shí)代。我們從雄偉的“天眼”工程中，看到了國(guó)家的發(fā)展和科技的進(jìn)步，看到了創(chuàng)新不竭的動(dòng)力。蕭山企業(yè)的創(chuàng)新精神，同樣也會(huì)成就蕭山的新發(fā)展。
作者： 編輯：蔡玲