正在阅读: 锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

来源:光明网2019-09-04 11:09

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  中国天眼FAST又添了一道亮丽的风景线啦!氦气球蜘蛛人开始在望远镜的大锅(反射面)上面自由行走了。

  这个氦气球蜘蛛人是个啥呢?其实就是FAST的工作人员(蜘蛛人)背上一个氦气球,通过气球浮力让人的体重降至只有原来的六分之一左右,达到望远镜的反射面结构能够承受的一个重量。蜘蛛人在这样一个与月球表面类似的重力环境下行走,就像美国阿波罗登月宇航员一样,充满了轻飘飘失重的乐趣和新奇体验。当然,FAST的工作人员在锅面上行走的主要目的是高效率地完成对FAST反射面的检查和维护作业。

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

  图1 蜘蛛人在反射面上行走

  FAST全称是500米口径球面射电望远镜,它的反射面是一个开口500米,曲率半径300米的球冠面,其面积相当于35个标准足球场。为了给反射面下方的螺旋盘山道路留出机动车通过的空间,反射面离地高度都在4米以上,其边缘因为地形的起伏最高可达50米。它的上表面是一层厚度仅2mm的悬空支撑的打孔铝面板,铝面板下面是数千块反射面单元背架、索网、节点盘等附属结构/机构零部件,正常情况下无法承受一名工作人员的体重。这样一口包含成千上万个零部件的球面大锅,如何实现日常的检查和维护作业是一个大难题!

  500米的跨度、50米的高差和边缘近60度的曲面倾角等现场条件使得工作人员对天眼大锅进行检查维护的作业难度大大增加,这些也足以将现有的各种吊车设备拒之门外(普通吊车的吊臂难以覆盖或兼顾如此巨大的曲面范围)。如果使用小型移动式机器人代替人工作业,且不说作业的复杂性,一旦抛锚了,还得想办法把它捞出来,于是氦气球蜘蛛人呼之欲出。

  在这口大锅里放飞数个氦气球蜘蛛人是个不错的想法,可以对大锅不同区域同时作业,蜘蛛人完全可以胜任各种复杂作业,在解决安全问题后也是十分可靠的。

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

  图2 氦气球飞跃反射面圈梁

  那么氦气球蜘蛛人是怎么在大锅里行走的呢?我们知道阿波罗宇航员在月球上采取了袋鼠式跳跃的前进方式,因为人在微重力环境下蹦跳前进比跨步行走更容易控制平衡。出人意料的是,我们的氦气球蜘蛛人采用了爬行的姿势。看起来似乎不符合人体正常的直立习惯,但这样重心更稳,也方便工作人员检查和维护贴近锅面的零部件。

  在氦气球浮力的牵引下,人在直立姿势下想趴下来十分困难,所以一开始就改为了爬行模式。为了防止局部压强过大损伤锅面,工作人员的手掌、肘部、膝关节和脚尖均佩戴扩大接触面积的缓冲垫。在倾角较大时,我们减少氦气球蜘蛛人的净重力,蜘蛛人借助抓握反射面板之间的缝隙进行攀援,可以很轻松地攀爬到正常重力情况下难以到达的高度。

  那么氦气球蜘蛛人是怎么跨过50米的高差进出大锅的呢?很简单,我们通过增加或减少设备配重,将氦气球蜘蛛人调成微浮力或微重力模式,他们就可以轻飘飘地越过50米的障碍,飞进或飞出大锅。

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

  图3 氦气球蜘蛛人准备放飞

  可能有人会问,在微重力情况下如果有风怎么办?会不会给吹跑了?确实,这是氦气球蜘蛛人面临的最大问题。幸运地是,大锅里恰好有23个突出反射面的均匀散布的测量基墩。从蜘蛛人引出至少3根牵引绳分别栓到3个基墩上就构成了一个巧妙的安全辅助系统。

  大风环境下,3根牵引绳张紧,帮助蜘蛛人就地固定在锅面上,等待大风过去后继续作业;小风或无风环境下,3根牵引绳松弛,蜘蛛人依靠自身的爬行或攀援自由行走。幸运的是,FAST所在的贵州地区属于静风环境,大风天气极少,有利于氦气球蜘蛛人的行走和作业。

锅太大不好刷?中国天眼FAST氦气球蜘蛛人亮相

  图4 蜘蛛人攀援到反射面边缘

  氦气是一种非常安全的惰性气体,具有很高的浮力。可能有人还会问,万一气球里的氦气泄露了怎么办?首先,气球材料是特制的防氦气渗漏、防撕裂的高强度复合纤维材料,拥有多种飞艇等浮空器的使用经验;其次,气球本身带有气压调节装置,不会因为暴晒等高温引起气压过高导致气球爆裂。

  在FAST现场试验的成功标志着氦气球蜘蛛人这样一款完全创新的新型设备正式通过了它的可行性论证,下一步就是根据试验的结果从各个细节方面不断改进这款新型产品,直至定型、生产和采购。在不远的将来,大国重器FAST有了这款设备的加持,将会运行得更加安全和平稳。更让人啧啧称奇的是,来到FAST参观旅游或工作学习的人们将有幸目睹“大锅内滚小球”的奇观,从而为中国天眼增添一道靓丽的色彩。

  作者:李辉,系中国科学院国家天文台副研究员。主要从事FAST望远镜研发和运行调试工作,先后担任FAST馈源支撑系统副总工、FAST调试组结构与工程力学专业组长;姜鹏,系中国科学院国家天文台研究员,博士生导师,FAST总工程师。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 北京:家门口托管 社区“帮带娃”

  • 湖北武汉:室内滑雪享清凉

独家策划

推荐阅读
7月30日,国家能源局发展规划司副司长邢翼腾在新闻发布会上表示,上半年,国内油气供应总体平稳有序,电力供应保障基础进一步夯实,全国发电装机容量突破40亿千瓦,规模远超世界其他主要经济体。
2026-07-31 03:20
夏日贵阳,清风送爽,“中国数谷”又要迎来一场数字经济领域的年度盛会。8月28日至30日,2026中国国际大数据产业博览会将在此举办,目前各项筹备工作已进入全面冲刺阶段。
2026-07-31 03:40
“十五五”规划纲要围绕“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”作出专篇部署,明确提出“推动科技创新和产业创新深度融合”。
2026-07-31 03:40
“十五五”开局,第一个经济半年报发布,以高端制造、数智经济、现代服务为代表的新动能对经济增长的贡献超过40%。其中释放出鲜明信号,科技创新正加速赋能经济高质量发展。
2026-07-31 03:40
前不久,2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议在上海召开,多款智能助残设备集中亮相,生动展现了科技普惠特殊群体的温暖力量。
2026-07-31 03:40
近日,2026年亚太经合组织(APEC)数字和人工智能部长会议在四川成都举行,各种前沿科技产品集中亮相,“智能范儿”十足,吸引了中外观众纷纷驻足体验、拍手称赞。
2026-07-30 03:00
珠江口东岸,潮生不息,长风浩荡。前海石静立海边,近处草木葱茏,远处楼宇拔节。十多年前,这里还是一片滩涂;今天,一座现代化国际化滨海新城拔地而起。
2026-07-30 02:10
近日,中国长征十号乙运载火箭成功首飞,并实现全球首次网系回收。这一突破,不仅验证了重复使用火箭的关键技术,也为未来大幅降低卫星等航天器的发射成本打下了基础。
2026-07-30 03:00
“古籍虫蛀霉变触目惊心,传统修复周期漫长——能不能用AI让古籍校勘更快一些?”这是河北东方学院2022级文物与博物馆学专业学生罗钰姿在一次专业课上萌生的念头。
2026-07-30 02:20
近日,中央网络安全和信息化委员会印发《深化互联网协议第六版(IPv6)技术创新和融合应用实施方案(2026—2030年)》,围绕技术研发、行业融合应用、安全保障等十大领域系统布局,制定了36项具体任务,着力推动我国IPv6从规模部署迈向全面赋能。
2026-07-30 02:20
种业振兴,核心在创新。加强种业知识产权保护,是对育种创新的最大激励,也是加快推进种业振兴的有力保障。
2026-07-29 03:05
十四五”时期,生态环境部分区域、分批次完成全国452处国家级自然保护区生态环境保护成效评估,以及首轮全国生态保护红线保护成效五年评估。
2026-07-29 03:05
近日,印度最大核电站库丹库拉姆核电站被曝泄露大量敏感文件。勒索软件组织World Leaks将包括部分设施蓝图、供应商信息、设备评估报告等约1.9万份、总计14.3吉字节的敏感文件挂上其站点,
2026-07-29 03:05
习近平总书记在山东省德州市考察时强调,要“以扎实举措做好各项工作,着力提升农业综合生产能力和质量效益,确保粮食等重要农产品稳定供给,因地制宜推进宜居宜业和美乡村建设,引导广大农民群众用勤劳和智慧创造更加美好生活”。
2026-07-29 03:05
在国新办28日举行新闻发布会上,商务部副部长鄢东表示,看待产能问题,要秉持全面、客观、公正的态度,更不能以此为名,行保护主义之实。
2026-07-29 03:05
28日,中央广播电视总台首届智能机器人应用技能大展在京启动。活动现场,中国机械工业联合会携手总台央视新闻发布了《中国工业机器人市场活力数据》。
2026-07-29 03:05
国家统计局27日发布数据显示,今年上半年,全国规模以上工业企业营业收入同比增长6.5%,较一季度加快1.5个百分点。营业收入加快增长,
2026-07-28 04:15
推动科技创新与产业创新深度融合,是培育新质生产力、构建现代化产业体系,实现高水平科技自立自强的关键路径。习近平总书记深刻指出“人才资源是第一资源,
2026-07-28 04:25
作为走进企业的“科技副总”,浙江大学周鸣川研究员与某民营医疗机构共建联合实验室,推动眼科手术机器人进入国家创新审批通道;浙江农林大学王翀教授与杭州某饲料企业深度合作,
2026-07-28 04:25
加载更多