作者:许启彬 喻贤璐 蔡蕴琦 来源:扬子晚报 发布时间:2014-4-24 13:58:23
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郭正兴教授详解世界最大望远镜:是口“变形锅”
 
再过4个月将基本成型,和南京火车站采用的是同类方案,东南大学专家承担技术支撑
 
 
射电望远镜能接收宇宙信号,研究宇宙气体、微波激光以及脉冲星
 

中国望远镜VS美国望远镜,综合性能提高10倍,灵敏度提高1倍,中国射电望远镜,口径500米
 

美国Arecibo望远镜 口径300米
 

1 望远镜的环梁目前已经合龙,它是“锅”的支架。
 

2 今年5月进入索网安装阶段,要用6000多根钢索。
 

3 索网织好后,用反射面面板一圈圈铺满空隙。
 
4月20日,扬子晚报报道了中国正在建造世界最大射电望远镜的消息。东南大学土木工程学院国家预应力工程技术研究中心副主任郭正兴教授领衔的团队,承担着最大望远镜施工阶段的技术支撑。“最大望远镜看起来就像口超级大锅。”郭正兴透露,这口“大锅”再过4个月就基本成型。
 
通讯员 许启彬 实习生 喻贤璐 扬子晚报记者 蔡蕴琦
 
为何在贵州
 
望远镜建在天坑里 能屏蔽信号干扰
 
名词解释·射电望远镜
 
射电望远镜由定向天线或天线阵、馈电线、高灵敏度接收机和记录仪等部分组成。天线或天线阵将收集到的天体电波,经过馈电线送到接收机上,接收机具有极高的灵敏度和稳定性,它将微弱的天体电波高倍放大后进行检波,再将高频信号转变为低频形式记录下来。
 
中国正在建造的世界最大望远镜,全称500米口径射电望远镜,简称FAST。
 
1995年,我国天文学家提出了在喀斯特洼地中建造500米口径球面射电望远镜的设想,并选址于贵州省黔南州平塘县的大窝凼洼地。郭正兴教授领衔的团队,2011年参与到这个项目中。
 
据了解,望远镜项目的选址工作早在1994年就开始了。中国科学院国家天文台的南仁东教授提出利用喀斯特洼地作为望远镜台址,开始了为期10余年的预研究。郭教授解释,选址贵州喀斯特地貌是因为那里有很多天然形成的天坑,刚好适合“锅”状的望远镜。山区人烟稀少,也不受射频信号的干扰。四面环山的地形形成了天然的反射面,屏蔽了众多人为信号的干扰。
 
此外,平塘县位于贵阳市160-170公里的距离,但是车程只要4个小时,交通非常不便。郭教授指着选址地的复原图说:“原来这里有几个住家户。据说,这里有的姑娘一辈子都没有出过这座大山。”郭教授解释,选址附近是没有基站的,也不允许使用手机。因为这些信号都要远远强于来自宇宙的信号。这里只能通过固定电话和外界联络。
 
像织渔网一样“织”口大锅
 
回忆起第一次看到望远镜施工地,郭正兴教授依旧在感叹,“乖乖,太大了。”
 
郭正兴说,施工地点四面环山,中间凹陷下去。射电望远镜的形状本身就像一口大锅,刚好能稳稳地架在山中,“绝对是难度空前的项目。”
 
郭正兴说,当年有多个研究单位参与设计这架望远镜,有专家提议采用分离式技术,就像孩子玩拼插游戏,把一块块材料组装到一起。最终被采纳的,是哈尔滨工业大学专家提出的“索网”方案,“也就是说,像编一张渔网一样来造这口锅。”
 
南京火车站、江宁体育场、河西会展中心、东南大学体育馆等建筑,都是索结构的应用。郭正兴教授领衔的团队,在这方面有丰富的经验,这次他们的任务是织一张直径达500米的网。
 
郭正兴介绍说,望远镜项目的工程施工阶段由国家天文台牵头,东南大学在该项目中作为技术支撑,“比以往任何一次都有挑战。”
 
要用6000根“毫米级”钢索
 
郭正兴说,目前由沪宁钢机承担建造的环梁已经合龙,“这是望远镜项目一个非常关键的节点,环梁是这口锅的支架。”
 
今年5月,即将进入索网安装阶段,大约用时4个月。据了解,四面环山的地形使得施工的难度大大增加。郭正兴曾住在施工现场的活动板房,他用“毫米级”来形容望远镜项目的工程施工,“这些都是高精度的制作。”
 
郭正兴表示,通过测算,编织这张大网需要由特殊材料制作的6000多根钢索,为了防止材料变形,钢索必须在恒温室里制造。这是因为冬天制造的拉索和夏天制造的拉索因室温不同长度会有偏差。为此,制造方专门造了一间恒温室生产拉索。
 
索网安装和反射面面板铺设都采用空中作业,每根钢索的位置测定后,偏差不能超过1厘米。“还会用上在南京长江四桥建造中使用过的猫道技术。”郭正兴说。
 
“变形锅”能观测任意方位
 
昨天,郭正兴给扬子晚报记者播放了望远镜项目的宣传片。
 
宣传片里,6个支撑塔高高竖起,网格逐渐爬满了“锅”底,向上延伸“咬住”环梁,接着反射面面板一圈一圈铺满索网的空隙,一张巨大的网就织好了。
 
织完巨网,剩下的就是安装接受宇宙信号的馈源舱。馈源舱由6根拉索连接6个馈源支撑塔悬吊于反射面面板之上。
 
模拟示意图中,这口“大锅”会动。郭正兴解释说,望远镜最大的特点是索网结构可以随着天体的移动自动变化,带动索网上活动的4400多个反射面板产生变化,足以观测到任意方向的天体。同时,馈源舱也随索网一同运动,采集反馈信息。
 
这口500米口径的大“锅”,是口名副其实的“变形金锅”。“中科院国家天文台预期的使用年限是30年,测算出索网的变形次数是100多万次。”郭正兴说。
 
它有什么用
 
最大射电望远镜可找外星人
 
我国建造的世界最大望远镜究竟有哪些功能?直径达到500米又意味着什么?
 
对此,郭正兴解释说,我国项目建成前,美国300米口径Arecibo望远镜是世界最大。而我国的望远镜与之相比,综合性能提高约10倍。
 
中科院国家天文台射电部首席科学家李菂解释说,我国的望远镜与美国望远镜都是整体固定在地面上,但我国望远镜500米半径的球面是由4400多面主动反射单元构成,这一个个小的反射单元可以进行对焦,因此灵敏度可达Arecibo望远镜的2倍,巡天速度是它的10倍。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,中国的灵敏度提高约10倍。
 
李菂还表示,我国望远镜的一个目标是探测外星人,但这不是主要科学目标。和发现“上帝粒子”的设备一样,我国望远镜的主要目标不是在短期内实现经济效益,而是要探测宇宙中的遥远信号和物质。比如宇宙中间的气体、微波激光以及脉冲星,实现对宇宙物质成分和演化历史最基本的理解。 (原标题《世界最大望远镜是口“变形锅” 能跟踪天体寻找“来自星星的你”》)
 
 
 
 
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