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500米口径望远镜让中国射电天文领跑世界

发布时间:2020-05-23 03:47:54 已有: 人阅读

  开栏的线世纪以来世界科技进步和社会发展的最重要的基础设施,也是一个国家创新力以及核心竞争力的主要表征。就当今世界科技而言,一个国家在关键领域领先一步,哪怕只是一小步,往往都会造成“胜者全得”或者“强者恒强”的局面。而为实现领先一步,大科学工程当之无愧地成为“国之重器”。从“两弹一星”到载人航天,从北京正负电子对撞机到大亚湾中微子实验,中国每一次重大科学突破,几乎都与大科学工程联系在一起。新中国成立后,中国的大科学工程同时面向国家战略需求和世界科学前沿,通过核心技术突破和资源集成,取得了诸多决定着国家地位和命运的重大成果。历史和现实一再见证,搞大科学工程是中国科学技术跨越式发展的必由之路,也是我们集中力量办大事的政治优势的集中体现。本报今天开始以新栏目“走近中国大科学工程”,引领读者徜徉最前沿的科学天地,并深度感知那些和平发展的中国故事。

  为了提高射电望远镜的表现,天文学家想出一个办法,就是让许多个天线锅对准同一目标,通过比对信号算出更精确的信号位置。但是想接收更微弱的射电,只有把天线锅造得更大。中国科学院国家天文台FAST工程首席科学家、总工程师南仁东说,宇宙空间混杂各种辐射,遥远的信号像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的耳朵就分辨不出来。

  以钢索为例。FAST的钢索网很重,拉扯又频繁,因此需要超高的耐疲劳强度。我们一般所用的钢索,包括斜拉桥上的钢索,其强度都是200兆帕、200万次弯曲的,但FAST的钢索上需要装上反射面板,需要经常调换角度,不断拉伸,再加上FAST至少需要应用30年,所以设计人员提出了安装强度为500兆帕、200万弯曲次数的钢索。FAST工程团队和柳州欧维姆机械股份有限公司等单位合力攻关。

  FAST工程研究人员历经了无数次的失败。比如,当他们试验到350兆帕的时候,仅弯曲6万次就失败了;他们如果做一次200万次的弯曲试验,就需要10天。经过工程团队的不懈努力,柳州欧维姆机械股份有限公司终于研发出了符合要求的新的钢索材料、包裹材料和制造工艺,满足了FAST的要求。同时他们也申请了12项专利。如果这种钢索使用到斜拉桥上,将大大提高桥梁的质量和寿命。

  望远镜的馈源舱是在天线锅中心的正上方吊起来的,由锅外6个支撑塔通过钢索共同拽住。馈源舱需向外传输的信号,都需借助支撑塔上的光缆输出,不能使用无线通讯。因为馈源舱需要不断地调整位置,拽着它的钢索就需要不断地拉伸,附着其上的信号光缆也随着不断拉伸。FAST工程团队设计了一种“窗帘式”的机构,信号线和电源线耷在钢索上,可随钢索一同拉伸。这不仅要求它们要能够抗弯曲疲劳,而且还需要信号线内的光纤在拉伸中不致信号衰减。

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