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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 黑龙江多地现雾凇美景

  • 浙江建德:特色种植业迎来丰收季

独家策划

推荐阅读
技能是劳动者的重要生产禀赋,是其嵌入生产过程、与生产工具协同的关键点。机械化、电气化和自动化催生了产业革命,建立起机器大生产与标准化流水线。在此情境下,对标准化设备的熟练操作成为劳动者的核心技能,“动手能力”成为技能人才的鲜明标签。
2026-11-13 09:55
由自然资源部、国家发展改革委联合印发的《关于“人工智能+自然资源”的实施意见》日前对外发布。《意见》旨在推动人工智能在自然资源领域规模化、产业化创新应用,服务国土空间规划“一张图”智能化升级。
2026-11-13 01:50
天津农业合成生物与生物智造科创园占地41.4亩,布局创新创业、中试、检验检测等七大功能板块,承担的是“从1到10”的成果转化职能。用谯仕彦自己的话说:“实验室实现‘从0到1’,工厂完成规模化制造,二者中间横亘着中试熟化、工程放大、市场验证等重重关口。这座科创园,就是一座跨越转化难关的桥梁。”
2026-11-13 01:50
知识的创新、传播与应用彼此关联,却承担不同的认知任务。把已有道理向更多人讲清楚,可以扩大知识的社会影响;提出此前尚未形成的科学解释,则可能改变人们对世界的认识。评判人工智能在知识生产中的作用,应区分知识传递的效率与知识创新的增量,并考察其在不同知识活动中承担的任务。
2026-11-13 02:20
该井位于渤海中部海域,紧邻渤海最大的富烃凹陷—渤中凹陷,在火山岩地层中累计钻遇超120米天然气层,完钻井深5770米。经测试,该井日产天然气约80万立方米(约2800万立方英尺),展现了海上超深层火山岩领域广阔的勘探前景,有力推动了渤中凹陷天然气勘探进程。
2026-11-13 02:20
绿色算力既是数字基础设施建设的重要方向,也是清洁能源优势转化为发展动能的现实路径。当前,人工智能技术加快迭代,算力在科技创新和产业升级中的基础作用日益凸显,持续增长的计算需求对电力保障能力和能源利用效率提出了更高要求。
2026-11-12 01:30
把两根绳子接起来量一量,总长就出来了,不必先把两段长度换算成数字再相加。模拟计算走的是这条路:不把问题拆成一条条指令,而是让物理规律直接给出结果。北京大学人工智能研究院孙仲团队牵头,联合意大利米兰理工大学、IBM苏黎世研究院和美国一家公司的研究人员,为正在升温的模拟计算研究提出“现代模拟计算”统一框架。相关论文于近日发表。
2026-11-12 01:30
眼下,重庆市彭水苗族土家族自治县的红薯正值采挖时节,一辆辆轻型卡车在通往种植基地的“产业路”上穿梭,将收获的鲜薯运送到县工业园的重庆乐薯农业有限公司,经过严格的品质检测、清洁和一系列加工程序后,便成了人们常见的红薯淀粉。
2026-11-12 02:05
11月10日,记者从山东省泰安市人民政府新闻办举行的发布会获悉,泰安将科学有序、免费开放部分泰山景区等场地,为国内外机器人企业、科研机构提供实景训练测试条件,同时统筹做好场景供需对接、数据算力支撑、落地服务保障等,推动泰安新型工业化强市建设。
2026-11-12 02:05
当前,全球新一轮科技革命和产业变革加速演进,以生成式人工智能为代表的通用目的技术正从生产端加速向消费端传导。餐饮住宿、文旅出行、养老照护、教育培训、家政美容等服务消费,直接关系到千家万户的日常生活品质。推动人工智能在服务领域深度应用,让前沿技术成果惠及更多消费者,已成为各国促进消费、提升服务业竞争力的共同关注点。
2026-11-12 02:15
全透明光伏发电玻璃可使玻璃幕墙建筑成为分布式光伏电站;新一代柔性太阳能电池阵,能为中国空间站提供电力保障。下一步,我们要高水平推进“中国碳谷”建设,形成创新合力,打通基础研究、技术攻关、产业孵化和品牌塑造全链条。
2026-11-11 09:27
国家卫生健康委、国家医保局、国家中医药局、国家疾控局共同制定印发《关于进一步做好创新药安全合理配备使用工作的通知》,满足群众多元化用药需求,提高疾病治疗效果,保障医疗质量安全。
2026-11-11 01:45
培育和发展新质生产力急需高质量创新人才。高校的独特之处,在于教育、科技、人才要素集聚,它处在科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的结合点上,也承担着将三者统合起来的制度功能。
2026-11-11 01:45
与其说是AI解出了难题,不如说是人类在AI的协助下拓展了边界。这带来的不仅是解题速度的提升,更是一场深刻的科研范式之变。
2026-11-11 01:45
主动对接国家西部战略和甘肃现代产业体系建设
2026-11-11 01:45
“把技术真正用到生产线上,把产品的附加值提上去,为三峡库区的发展出一份力。”11月7日,重庆三峡医药高等专科学校青年教师黎春红,在重庆国际人才交流大会第四届重庆三峡人才节开幕式上的发言,道出了扎根库区青年人才的共同心声。
2026-11-11 01:45
2026文化科技产业发展论坛9日在湖南长沙开幕,在论坛现场,2026文化科技融合十大典型案例以及20个创新案例发布。
2026-11-10 01:40
访客随手拿起一张,掏出手机或用现场扫码器扫一扫二维码,技术亮点、应用场景、项目负责人信息等全部跃然眼前。厚重的专利卷宗、深奥的学术论文,就这样化作产业人士可以快速读懂的内容。
2026-11-10 01:40
镜头这边,是华东政法大学研支团的黄祖维、常秩豪、杨朗;镜头那头,是云南普洱景东华政附属三合麦地小学的小学生,和新疆喀什巴楚县第二中学的初高中生。500多个孩子,隔着屏幕看进博。这是华政研支团连续第五年开展“云端看进博”,3位讲师刚结束一年支教,曾站在这两处山乡讲台,如今是进博会的“小叶子”。
2026-11-10 02:00
事实上,这并不是镜片行业一次偶然的“乱”。这背后,是标准的缺失与监管模糊地带的长久存在。眼镜虽小,却关乎几亿人的明亮“视”界。近视防控镜片行业信任的“标尺”,不仅应尽快立起来,更要立得牢。
2026-11-10 01:40
加载更多