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走进天眼③FAST历险记

来源:光明网2018-09-28 18:42

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    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。

走进天眼③FAST历险记

    索网节点盘靶标安装

走进天眼③FAST历险记

    安装最后一根钢索 

走进天眼③FAST历险记

    FAST工程人员(与施工人员合影)

走进天眼③FAST历险记

    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。

走进天眼③FAST历险记

    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。

[ 责编:蔡琳 ]
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