走进天眼③FAST历险记

    自2016年9月25日落成至今，“中国天眼”FAST已经两岁啦！它年龄虽小本事却大，已成功探测到59颗优质的脉冲星候选体，其中44颗得到认证，经过一系列调试“视力”也显著提升！

    为了给这位两岁的“宝宝”庆祝生日，国家天文台《观天者说》栏目特邀FAST总工程师姜鹏研究员，为您讲述“中国天眼”的故事。

    大家好，我是国家天文台的姜鹏。今天主要和大家介绍一下FAST在建设过程中遇到的一些关键问题。

    其实开工建设没多久，FAST就遇到了一次致命的威胁，就是索网的疲劳问题。前面曾提到，索网的变位实现，只需要进行0.47米的变化，大概是索网直径的千分之一左右。但恰恰是这千分之一的变化，导致索网长期承受约500MPa的疲劳应力，该疲劳应力是国内外制索规范的两倍以上。

    开始大家都没有意识到这里面的风险，直到有一次，从市面上购买了十几根钢索进行疲劳实验，结果没有一根能满足FAST的使用要求。由此，我们开始了一场艰苦卓绝的技术研发工作。

    我们可能是进行了建国以来，最大规模的一次钢索疲劳性能的实验研究。疲劳实验是非常费时耗力的。一根3米长的钢索，疲劳实验的频率一般在2赫兹左右，一天其实就是八万秒，一天最多就能做16万次。一个成功的200万次疲劳实验，全天不休息地做也要做半个月以上，我们前前后后经历了近百次的失败，其工作量之大可想而之。

    其实，当时我们不仅要攻克技术难题，还要和时间赛跑。当时，台址工程已经开始了，而由于索网疲劳的问题，FAST反射面的结构形式还没办法定下来，这是非常大的压力。为了加快进度，经常要在全国各地不同地方开展索疲劳实验，有的在武汉，有的在江苏，有的在北京，还有的在广西等等，目的就是加快方案的对比遴选。最终历时两年多，经历了反复的失败，终于研制出适用于FAST的成品钢索结构，也帮助FAST度过了最致命的危机。

    索网节点盘靶标安装

    安装最后一根钢索 

    FAST工程人员（与施工人员合影）

    从凼底看FAST索网

    其实，还有很多类似的技术难度的问题，虽然没有这么紧急，但同样颇具难度和风险。像超低损耗动态光缆的制作工艺，要求10万次的弯曲疲劳的衰减值小于0.05dB；还有大跨度、高精度结构的制造工艺方法，要求500米尺度的结构精度达到毫米级；大尺度、柔性支撑的高精度测量控制技术，要求在140米高空、206米的尺度范围内达到10毫米以内，这些都是超标准的设计，我们没有成熟的经验可供参考，工程团队遇山开路，遇水搭桥，踏踏实实地把这个空中楼阁似的项目，扎扎实实地做到了地上。

    星空下建设中的FAST

    2016年9月25日，FAST终于落成了，这是里程碑式的意义，工程团队20多年的汗水终得收获，但是新一轮的挑战开始了，就是FAST的调试工作。我将在明天向大家介绍调试工作方面的进展。

    主讲人简介：姜鹏，FAST总工程师，调试核心组组长，国家天文台研究员，博导。曾获北京市科学技术奖一等奖、中国钢结构协会科学技术奖特等奖和广西技术发明一等奖等，获2018年“北京青年五四奖章”称号。