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攻堅克難：我國球面射電望遠鏡的建造之路

2020-01-14 10:55:44來源：儀器網(wǎng)關鍵詞：射電望遠鏡閱讀量：4058

導讀：近日，據(jù)國內(nèi)多家媒體報道，建于貴州省平塘縣并被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST），于1月11日下午正式通過驗收并成功投入運行。這意味著“中國天眼”開啟了“睜眼看宇宙”的新征程，同時也使得人類能夠更加清晰、更加深入地向宇宙未知地帶探索，對于促進我國天文學實現(xiàn)重大科技突破具有重要意義。

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】近日，據(jù)國內(nèi)多家媒體報道，建于貴州省平塘縣并被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(簡稱FAST)，于1月11日下午正式通過驗收并成功投入運行。這不僅意味著“中國天眼”開啟了“睜眼看宇宙”的新征程，同時也使得人類能夠更加清晰、更加深入地向宇宙未知地帶探索，對于促進我國天文學實現(xiàn)重大科技突破具有重要的意義。

　　據(jù)了解，“中國天眼”的反射面由4450個反射單元構(gòu)成，總面積為25萬平方米，可在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位。其靈敏度達到第二大射電望遠鏡的2.5倍以上，可有效探索的空間范圍體積擴大4倍。相對于其它類型的望遠鏡來說，它的觀測速快更快、觀測范圍更大，是目前范圍內(nèi)大且靈敏的射電望遠鏡。

　　我國的天文學研究具有較為悠久的歷史，在多種有證可考的文物中，對太陽、月亮、行星等天體和日食、月食、太陽黑子以及流星雨等天文現(xiàn)象有著豐富記載，而且我國古代的天文學家還發(fā)明創(chuàng)造了許多用于觀察測量的天文儀器，如土圭、渾象、簡儀以及高表等。但與其他科學技術一樣，近代以來我國的天文學研究基本處于沉寂狀態(tài)。1993年以后，以王綬琯、南仁東等為代表的眾多天文學家開始力主建設屬于我國自己的射電望遠鏡。從1994年選址開始，到現(xiàn)今“中國天眼”正式投入運行，我國的研究團隊經(jīng)過20多年的攻堅克難，終于成功實現(xiàn)我國天文領域的重大跨越。

　　在“中國天眼”的建造過程中，數(shù)次面臨的多種困難，也曾使得建造步伐一度放緩。首先是如何克服地形和溫差的不利影響，由于組成“天眼”的圈梁、索網(wǎng)部分以及基礎受力復雜，并且圈梁溫度作用明顯。團隊經(jīng)過苦思冥想，提出將柱子與圈梁隔開，通過一個徑向可動支座進行滑動釋放，解決了這一難題。

　　索網(wǎng)的抗疲勞性能是研究團隊開始時沒有想到的一個問題。在結(jié)構(gòu)中，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一個變形載體，它需要在球面和拋面面間進行變形，因此對疲勞的性能要求很高。通過相關試驗設備的疲勞測試與一系列評估計算，建造團隊得到每一根索應具備的疲勞性能為500MPa應力幅、200萬次循環(huán)加載，而市面上普通的鋼索均無法滿足這一要求。為此，研究人員進行了超高疲勞性能鋼索的研制和大規(guī)模的疲勞實驗，經(jīng)過兩年的艱苦研發(fā)，全方位地改變了鋼索的制造工藝，包括扭制工藝、涂層工藝等，研制出了適合FAST的鋼索，攻克了這一核心技術。

　　另外，如何保證射電望遠鏡的超高精度的制造要求也是一個非常重要的問題。FAST的每根鋼索制造要求誤差在1毫米，而索網(wǎng)由近萬根鋼索編制而成，如果每根都誤差幾毫米的話，結(jié)果誤差將會很大。團隊人員經(jīng)過對溫度、壓力的調(diào)節(jié)等手段來消除間隙，實現(xiàn)了誤差的精確控制。

　　從浩瀚的宇宙星辰到渺小的基本粒子，人類的科學發(fā)現(xiàn)與技術創(chuàng)新越來越離不開科研儀器的助力。我們有理由相信，“中國天眼”的高靈敏度將幫助科學家發(fā)現(xiàn)更多未知星體、宇宙現(xiàn)象與規(guī)律。

　　(資料來源：科學網(wǎng)、百度百科)

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