11月21日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）饋源支撐系統(tǒng)進(jìn)行首次升艙試驗(yàn)，并進(jìn)行相應(yīng)的功能性測(cè)試。新華社記者 金立旺攝

11月21日，6根鋼索拖動(dòng)球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）饋源艙進(jìn)行功能性測(cè)試。新華社記者 金立旺攝

11月21日，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）目前正在進(jìn)行反射面面板安裝，4400塊邊長約11米的三角形面板安裝已經(jīng)完成近三成。新華社記者 金立旺攝

綜合新華社、科技日?qǐng)?bào)、新華網(wǎng)消息，11月21日正在貴州黔南州建設(shè)的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡———500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)的核心部件“饋源艙”21日進(jìn)行首次升艙試驗(yàn)。這標(biāo)志著整個(gè)工程即將進(jìn)入尾聲，這只“觀天巨眼”預(yù)計(jì)于2016年9月全部竣工，開始探索宇宙深處的奧秘。

記者在位于黔南州平塘縣“大窩凼”洼地的FAST工程現(xiàn)場(chǎng)看到，周長約1.6公里的圈梁被50根6米到50米高低不等的鋼柱支在半空，由4000多塊反射面組成的巨大球面正在有序安裝。球面周圍有6座最高達(dá)168米的支撐塔，通過6條鋼索將30噸重的饋源艙緩緩拉升，懸吊在巨大球面的中心。

FAST副總工藝師孫才紅介紹，F(xiàn)AST每塊反射面的背后都有鋼索牽拉，可以隨著天體的移動(dòng)來調(diào)整瞬時(shí)拋物面的方向，饋源艙也要隨之一同運(yùn)動(dòng)，采集反饋信息。而如何用鋼索驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)饋源艙的大范圍、高精度空間定位，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題，無先例可循。“我們采用了光機(jī)電一體化技術(shù),創(chuàng)新性地提出了輕型索支撐饋源平臺(tái)，并使用并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行二次精調(diào)，實(shí)現(xiàn)高精度指向跟蹤，這也是FAST 的三大自主創(chuàng)新之一。”FAST饋源支撐系統(tǒng)總工程師朱文白說，“我們通過卷揚(yáng)機(jī)收放鋼索，可以驅(qū)動(dòng)饋源艙在一個(gè)距離地面高140米至180米、直徑為207米的球冠面上運(yùn)動(dòng)，最大定位精度將小于10毫米。”

中科院國家天文臺(tái)副臺(tái)長鄭曉年表示，F(xiàn)AST突破了射電望遠(yuǎn)鏡的百米極限，它擁有30個(gè)足球場(chǎng)大的接收面積，與號(hào)稱“地面最大的機(jī)器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，靈敏度提高約10倍。它將在未來20至30年保持世界一流設(shè)備的地位。

對(duì)科學(xué)家們來說,FAST具有極其重大的科學(xué)意義。它將可能搜尋到更多的奇異天體，用來觀測(cè)脈沖星，探索宇宙起源和演化、暗物質(zhì)暗能量、星系與銀河系的演化等等，甚至可以搜索星際通訊信號(hào)，開展對(duì)地外文明的探索。

FAST主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

“大”“活”“輕”

孫才紅總結(jié)，F(xiàn)AST有三個(gè)最主要的創(chuàng)新點(diǎn)。第一就是“大”，利用地球上獨(dú)一無二的優(yōu)良臺(tái)址——貴州天然喀斯特巨型洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址。FAST饋源支撐系統(tǒng)總工程師朱文白解釋說，F(xiàn)AST需要一個(gè)電磁波寧靜區(qū)，“這里附近5千米半徑之內(nèi)沒有一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25千米半徑之內(nèi)只有一個(gè)縣城，是理想的無線電接收環(huán)境”。

第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是“活”，自主發(fā)明的主動(dòng)變形反射面。朱文白介紹，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面是“死”的，要靠饋源二次矯正電磁波信號(hào)。但FAST的反射鏡面是“活”的，科學(xué)家們用8895根鋼索和4450個(gè)三角形的反射單元組成了球冠型索膜結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于在一個(gè)鋼索“網(wǎng)兜”上拼接出一個(gè)球形發(fā)射鏡面。通過協(xié)調(diào)控制這些鋼索，就能在球形鏡面上實(shí)現(xiàn)拋物面的連續(xù)變形，以跟蹤天體。

第三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)就是“輕”，自主提出輕型索支撐饋源平臺(tái)建設(shè)。“阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的饋源平臺(tái)有上千噸重，按照美國人的設(shè)計(jì)，F(xiàn)AST的饋源平臺(tái)將達(dá)到近萬噸。”孫才紅說，F(xiàn)AST改變了設(shè)計(jì)，將饋源艙平臺(tái)降至30噸，采用光機(jī)電一體化技術(shù)，建設(shè)了6個(gè)支撐塔，用固定在支撐塔上的6條柔性鋼索控制饋源平臺(tái)，“加之饋源艙中的并聯(lián)機(jī)器人，通過鋼索和機(jī)器人的二次調(diào)控，實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度指向跟蹤”。

FAST簡(jiǎn)介

FAST于2011年3月在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼洼地開工建設(shè)，建成后將是一架主要用于接收宇宙天體射電波段輻射的天文望遠(yuǎn)鏡。它由反射面、接收機(jī)和指向裝置組成。FAST的反射面大約有30個(gè)足球場(chǎng)大，主要用來收集宇宙天體中微弱的無線電信號(hào)，匯聚后傳送到接收機(jī)（即饋源）中去放大，分離出有用的信號(hào)后再傳給后端的計(jì)算機(jī)，供天文學(xué)家做科學(xué)分析。

在FAST建造之前，國際上已有德國110米射電望遠(yuǎn)鏡和阿雷西博305米射電望遠(yuǎn)鏡。如果按照國外建設(shè)饋源系統(tǒng)的辦法，F(xiàn)AST的饋源系統(tǒng)就將是一個(gè)萬噸級(jí)的裝置。我國科學(xué)家自主創(chuàng)新，研發(fā)了輕型鋼索拖動(dòng)饋源的新技術(shù)。他們沒有設(shè)計(jì)固定安放饋源艙的裝置，而是在FAST周圍的山上建造6個(gè)鋼塔，延伸出6根、每根600多米長的鋼索拽起饋源艙，通過塔下機(jī)房?jī)?nèi)的卷揚(yáng)機(jī)收放6根鋼索，以調(diào)節(jié)饋源艙在空中的位置，使之永遠(yuǎn)處在球面（拋物面）的焦點(diǎn)上，把幾千平方米球面接收到的信號(hào)聚攏起來。這種創(chuàng)新技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了FAST望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)的高精度指向跟蹤，而且使原來近萬噸重的饋源系統(tǒng)裝置變成了FAST僅30噸重的饋源艙。

據(jù)介紹，F(xiàn)AST工程預(yù)計(jì)于明年9月竣工，將成為“世界第一大望遠(yuǎn)鏡”，其綜合性能將在未來20年保持世界領(lǐng)先地位。