五个问题帮你了解“观天巨眼”FAST馈源舱升舱

2015-11-22 12:29  来源:新华网

  新华网贵阳11月21日新媒体专电 从贵阳出发驱车进山,一路颠簸3个多小时,穿过一道狭窄的山口,一个巨大的“天坑”豁然呈现在眼前。这个“天坑”内,科学家和工程人员正在紧张忙碌,他们要将一口直径500米的“大锅”,“镶嵌”到坑内。

  这口“大锅”就是正在建设的世界最大单口径射电望远镜(FAST)。21日,FAST的核心部件“馈源舱”成功进行首次升舱试验。这标志着整个工程即将进入尾声,这只“观天巨眼”预计于2016年9月竣工,开始探索宇宙深处的奥秘。

  为什么要建设FAST?FAST又为什么选择落户贵州黔南?这只“观天巨眼”将带领我们发现什么?“馈源舱”是什么?有什么作用?……记者实地进行了探访。

  【FAST是如何诞生的?】

  据介绍,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,渴望探索宇宙,解答天文学中的众多难题。

  随后,以北京天文台(现中科院国家天文台)为主,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,提出建设“喀斯特工程”。

  FAST工程的预研历时13年,由中科院国家天文台主持,全国20余所大学和研究所的百余位科技骨干参加此项工作。2007年7月FAST项目正式立项。2011年3月25日,FAST工程正式开工建设。

  【FAST有什么特别?】

  FAST是目前世界上在建的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜。它的口径有500米,有近30个足球场大的接收面积,主反射面的面积达25万平方米。

  中科院国家天文台副台长郑晓年表示,全新的设计思路加之得天独厚的台址优势,使FAST突破了射电望远镜的百米极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20至30年保持世界一流设备的地位。

   【为什么选择贵州黔南?】

  FAST把“家”安在了贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的“大窝凼”。这里是一个圆形的天然喀斯特洼地,正适合建造形如大锅的FAST。

  据介绍,早在1994年,FAST选址工作就开始了。科学家们根据卫星遥感影像,从400多个备选洼地中选出30多个进行实地考察,最终选定了“大窝凼”。

  “大窝凼”的喀斯特地质条件可以保障雨水向地下泄流,不在表面淤积而损坏望远镜。在“大窝凼”附近5千米半径之内没有一个乡镇,25千米半径之内只有一个县城,无线电环境理想,且无重大自然灾害记录。

   【“观天巨眼”能看到什么?】

  射电望远镜在无线电波段观测天体。由于来自太空天体的无线电信号极其微弱,自70多年前射电天文学诞生以来,所有射电望远镜收集的能量还翻不动一页书。要想获得更远、更微弱的射电,获取宇宙深处的信息,就需要更大口径的射电望远镜。

  在科学家们眼中,FAST具有极其重大的科学意义。它投入使用后,可观测的天体数目将大幅度增加;它将搜寻到更多的奇异天体,其中蕴涵着大量新发现的机会;它的研究涵盖广泛的天文学内容,甚至可以开展对地外文明的探索。

   【“馈源舱”是什么?如何升舱?】

  馈源是指望远镜用来接受宇宙信号的装置系统,馈源舱用于安放这个系统。“如果把FAST比作一只眼睛,那么馈源就相当于它的视网膜,所有收集到的宇宙信号都要汇集到这里。”FAST馈源支撑系统总指挥孙才红说。

  21日,“馈源舱”进行首次升舱试验。记者在FAST工程现场看到,周长约1.6公里的圈梁,被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空,由4000多块反射面组成的巨大球面正在有序安装。球面周围有6座最高达168米的支撑塔,通过6条钢索将30吨重的馈源舱缓缓拉升,悬吊在巨大球面的中心。

  工程人员介绍,FAST每块反射面的背后都有钢索牵拉,可以随着天体的移动来调整瞬时抛物面的方向,馈源舱也要随之一同运动,采集反馈信息。而如何用钢索驱动实现馈源舱的大范围、高精度空间定位,是一个极具挑战性的技术难题,无先例可循。

  “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,“我们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,最大定位精度将小于10毫米。”

作者:吴晶晶 编辑:杨娅