全球最大的射电天文望远镜-中国“天眼”中的液压技术

全球最大的射电天文望远镜-中国“天眼”中的液压技术

清晨,贵州平塘大窝凼,望远镜偌大的反射面从茫茫宇宙中抓取的射电信号数据,正源源不断传输到一百多公里之外的贵阳天文大数据基地。

中国天眼

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,是世界最大单口径射电天文望远镜,目之所及,即是“光年之外”;功力强大,深暗洞悉宇宙。

山廓作眼睑,圈梁是眼眶,反射面板当眼球,馈源舱为瞳孔――高空看它,银色巨“眼”,气象非凡:它的口径达500米,相当于30个足球场的接收面积,光反射面板就有4450块;除了大,值得骄傲的还有,它是世界上灵敏度最高的射电望远镜。

自2016年9月25日落成启用以来,已发现279颗脉冲星,是同期国际上其他望远镜发现脉冲星总数的2倍多;多次捕捉到极罕见的快速射电暴爆发;参与揭示的一种快速射电暴起源机制入选《自然》十大科学发现……

中国创造擦亮深邃“天眼”,探求着宇宙奥秘

您可知道,这些科技成果都离不开一项关键技术——液压传动。

“天眼”三大自主创新之一,其中第二个创新点就是液压相关的,就是我们建设的是主动的变形反射面。反射面就是这个锅,其实是几千块镜片连接以后形成的这么一个锅,锅的镜片中间有节点,需要给它拉入,这就像咱们眼球后面有个肌肉,调节眼珠转动肌肉的索点,拉索能够实现变化就是采用我们的液压系统,现在叫促动器,就是液压缸和液压系统。

天眼的一个关键地方——是眼,就是它的主动反射面( 见图 ) ,我们这个 500 米直径的主动反射面里面有一个 300 米的活眼, 就是这个眼球可以利用拉索液压系统的不同拉力, 或者说收缩以后, 在这里面形成一个 300 米的眼珠, 就像黑眼珠似的, 在这里上下左右前后可以移动, 这个是我们国家的一个创新, 应该说在同一时间同一地点,它观测到的角度要比原来美国 300米的宽泛得多了。 这就涉及到它下面的变化是用索网结构支撑这些镜片, 镜片变化用主索网,下面有下拉索, 下拉索连接成节点以后用我们液压促动器来调整它的变化。

主动反射面的形态可分为基准球面态和工作抛物面态两种, 这里边反射面口大口径是 500 米, 基准面是一个 300 米球径了。

促动器样机实物图

FAST促动器现场实物工作图

“天眼” 主动反射面促动器( 见图 ) 是可以进行控制和位置反馈的伸缩机构, 一端与地锚连接, 另一端通过下拉索与索网节点连接。根据节点控制器发来的位置控制信号指令, 通过促动器伸缩杆的伸缩调整索网的节点位置, 实现反射面的面形调整。

中国“天眼”有多大?

据统计,沿着FAST的圈梁走一圈用时43分钟。“天眼”的“眼眶”是一圈钢铁结成的圈梁,登上圈梁往下看,巨大的天坑里,星罗棋布地排列着一个个“网结”。FAST的圈梁被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空,周长约1.6公里。FAST口径有500米,组成的球形反射面接收面积相当于30个足球场大小,反射面由4450个反射单元构成,总面积为25万平方米。

天眼模型

对于射电望远镜来说,口径越大看得越远,灵敏度越高。

据了解:射电天文望远镜昂首苍穹靠得是2200个液压传动杆支撑液压传动,如同高擎在手的孙悟空的金箍棒,可产生万钧之力,创造了一个又一个人间奇迹。

FAST项目的科学意义非常重大,建设望远镜是瞄准21世纪的科学前沿,寻找暗物质、暗能量。现在宇宙中有99%的质量和能量知道它的存在,但不知道它的特性是什么。FAST不仅让中国的天文学家为之振奋,全世界的天文学家也在紧盯着它——寄希望于这个最大的“天眼”或许能找到外星人,并解开宇宙起源之谜。

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