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走进天眼④FAST修炼记

来源:光明网2018-09-30 10:42

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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。今天主要为大家介绍FAST调试工作方面的进展。

    FAST的调试工作是极具挑战的,其全新的工作模式使得FAST具有超大的接收面积,决定了它具有其它望远镜无法比拟的灵敏度优势。但任何事情都有两方面,当你得到一些好处的同时,必然要付出一些代价,对于FAST望远镜来说,我们的代价就是复杂的望远镜系统。

    FAST仅反射面就需要2000余台促动器协同控制,而且索网把所有促动器都连成了一个整体,可以说是“牵一发动全身”。

    另外,望远镜是由几十家单位联合研制,每家单位完成本地系统的调试工作,就算完成任务了。最后,所有系统的功能性整合,就变成了FAST团队自己的事情了。这是一个复杂的系统工程,我们足足花了半年的时间,仔细核对控制系统的代码,进行必要的修改和完善,梳理不同数据通讯协议的数据接口,最终提前完成了望远镜的功能性调试任务。

走进天眼④FAST修炼记

 

    FAST系统示意图

    随后,望远镜进入到性能调试阶段。对于单口径望远镜来说,灵敏度是尤其重要的参数。而望远镜效率的实现,其实就是控制精度的实现过程。对于FAST来说其实就是两件事,第一,要形成一个尽量精准的抛物面,把平行电磁波尽可能高效地汇聚到焦点的位置;第二,精准控制接收机到抛物面焦点的位置,尽可能高效的收集抛物面汇集电磁波的能量。

走进天眼④FAST修炼记

    馈源支撑控制系统原理图

    但要做到这两件事,又谈何容易。500米的尺度,反射面的面形精度要控制到毫米级。30吨的馈源舱在140米的高空、206米的范围内,通过6根绳子控制到10个毫米以内,这些都是难以想象的技术难度。为了实现这些关键技术,我们又花了半年时间,不仅要考虑大气折射的影响,还要考虑地球曲率的影响,最终把基准网的控制精度达到1 个毫米以内。

    截止目前,FAST的灵敏度、系统噪声、漂移指向精度等多个技术指标,已经达到了验收水平。预计明年,望远镜将通过国家整体验收,向国内天文学家开放。

    我们知道,重大原创的科学成果不仅取决于科学家敏锐的洞查力,也不仅取决于优良的观测设备,可能还需要一点点运气。那我们就祝福,未来的科学家们能有足够的运气,产出具有原创性的科学成果,回馈国家、回馈人民!也希望未来的科研工作者们,不要忘记有这样一个团队,用20多年的心血,铸就了这样的科学重器!谢谢大家!

    想知道更多FAST调试详细进展内容?请参见姜鹏研究员为本公众号《头条星闻》栏目撰写的相关文章:

    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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