新浪科技讯 2016年7月3日,贵州黔南群山中的FAST望远镜工程大窝凼台址现场,最后一块反射面板缓缓起吊,在完成了二次空中转接并用缆索吊下滑到指定位置后,被顺利安装在索网上。反射面工程也是FAST最后一个设备工程,其顺利完成标志着FAST工程主体工程的完工,将进入测试调试阶段。
FAST真名叫“500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)”,是目前世界第一大单口径射电望远镜,今日完成安装的主动反射面是FAST望远镜的重要组成部分,共有4450块的反射面板单元,总重量超过2000吨,反射面总面积约25万平方米,相当于近30个足球场,其工程量之大由此可见,是我国目前最大的天文工程。
FASTast望远镜建成后将超过全球现役最大球面射电望远镜——300米口径的阿雷西博(Arecibo),成为世界上最大口径的射电望远镜,与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高约10倍;与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博,其综合性能提高约10倍,将在未来20~30年保持世界一流设备的地位。
FAST投入使用后,除了巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化,还将观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;甚至可以搜索星际通讯信号,开展对地外文明的探索。
1994年就开始的选址工作
1994年4月,FAST项目启动贵州选址工作,开始了为期13年的预研究;直到2007年7月10日, FAST项目正式立项。
原本无比静谧的贵州省平塘县克度镇金科村大窝凼洼地,是专家们先根据卫星遥感影像,对400多个备选洼地从形态特征、水文、地质、气象及电波环境等诸多方面进行初评,然后又通过计算机模拟工程填挖量,从中选出30多个实地考察,最后才选中了不大不小,深度合适,形状很圆,适于施工建设的“大窝凼”。 这个天然洼地附近5公里半径之内没有一个乡镇,25公里半径之内只有一个县城,无线电环境“相当理想”,加上贵州南部喀斯特峰丛洼地的特殊地貌,天坑底部多有暗河和落水洞,FAST望远镜的底部在暗河基础上又修了一公里的引水渠,可以保障雨水向下渗透,不会腐蚀到望远镜。
利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址是FAST工程的三项自主创新之一,但这样有着天然优势的地貌也给项目建设施工带来了很大困难,在70度以上的峭壁上铺设线路,必须用人力开挖,电缆和巨型设备也只能靠人力搬运,在天坑中建筑空间腾挪不开,为此施工人员用人工把几十座钢梁和几十段框架,一点点搬运到恰当的位置。
能动的“天眼”
FAST的天线锅反射面口径500米,基准状态下呈现半径300米的球面,反射面下有精巧的索网结构作为主要支撑结构,这些索网就是反射面“变形”的关键点,FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。
反射面索网安装在格构式环形圈梁上,它有2402250个连接节点,在索网上安装464500个反射面单元,节点下方小电机控制着6670根主索组成的网,形成了完整的主动反射面系统,能够实现实时控制下形成300米口径瞬时抛物面的功能。FAST的索网结构随着天体的移动自动变化,把无线电波光聚集到焦点处接收,整个变形过程由激光定位系统校准。