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为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造

(2015-11-23 09:56:28)
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杂谈

       1121日上午,我国在建的世界最大单口径射电望远镜(FAST)馈源支撑系统成功实现首次升舱。当日,6根钢索拖动FAST馈源舱进行功能性测试。

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。

为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造 FAST主动反射面的支承结构为索网,共有6670根主索、2225根下拉索,主索网固定在直径为500米的周圈环梁上,下拉索与地面促动器相连可主动控制整个索网的变形。而负责这些索网制造和安装工程的,就是郭正兴教授团队。                

                  FAST施工模拟动画

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。其技术难度不言而喻,需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。仅以高应力幅钢索研制为例,FAST工程对拉索疲劳性能的要求相当于规范规定值的2倍,国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。

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。

为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造     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。

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。平塘县位于贵阳市东南190公里处,但是车程却要4个小时,交通非常不便。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。

为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造             郭正兴教授与朱明亮老师在FAST施工现场

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。

为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造     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。

郭正兴教授团队在已有的各项索网施工技术的基础上,总结经验,大胆创新,攻克了多项世界性的难题。2014717日索网开始安装,201525日索网合拢,并于20157月完成了全部索网的安装。

明年9月建成后,FAST将成为世界第一大望远镜,其综合性能将在未来20年保持世界领先地位。

为“天眼”装“视网膜”,东南大学郭正兴教授团队参与世界最大射电望远镜建造       FAST全称为500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope),是我国十一五重大科技基础设施建设项目之一,由中国科学院主管,中科院国家天文台负责建设,用以实现大天区面积、高精度的天文观测。建成后,FAST将成为世界第一大望远镜,拥有世界领先的绝对灵敏度,将实现中国射电天文学从追赶领先的跨越,并在未来20年保持世界领先地位。

FAST工程2011年开建,建设周期5.5年,目前进展顺利,预计20169月将如期竣工。

 

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