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

  • 2026世界机器人大会迎来大量观众

  • G331国道大久才江口特大桥主塔全部封顶

独家策划

推荐阅读
2013年,东正光学的创始团队在广东深圳租下第一间厂房。4年后,当工业光学与电影影像的积累具备向更广泛创作者群体转化的条件时,东正光学重返消费市场,推出Thypoch(叙)品牌。
2026-08-21 07:20
7月17日,习近平主席在2026世界人工智能大会暨人工智能全球治理高级别会议开幕式上发表题为《携手构建公正合理的全球人工智能治理体系》的主旨讲话。
2026-08-21 02:00
近期,因冬季寒区试车而闻名的边疆小城——黑龙江黑河迎来了反季节试车热潮。在试运行的全球规模最大四季低温汽车试验场内,零下30摄氏度的室内一片冰天雪地,来自多个车企与零部件厂商的测试车辆正自如驰骋,借助静态低温舱、冰雪圆环、多角度对开坡道等专业场景展开性能测试。
2026-08-21 03:40
最新统计数据显示,截至2026年7月底,江苏省光伏发电累计装机容量突破1亿千瓦,占全省电力总装机的比重超38%,成为全省第一大电源。图为8月19日,在扬州市邗江区公道镇,电力运维工人在检查渔光互补发电设备运行情况。
2026-08-21 03:40
近期,南华大学核科学技术学院韦悦周教授团队从稀土矿渣中直接分离得到高纯度的阿尔法核素铅-212及其前体核素钍-228,并成功实现了单批次从公斤级稀土矿渣中分离提取158微居里的铅-212/铋-212。
2026-08-21 03:50
近日,中国科学院海洋研究所联合美国加州大学圣巴巴拉分校等机构,在南极冰盖近期质量变化的气候驱动机制研究方面取得重要进展。研究发现,2021—2023年热带暖池持续增暖激发向南极传播的罗斯贝波列,形成东南极南北向偶极环流,重组水汽输送并增强区域降雪,从而暂时减缓了南极冰盖质量损失。
2026-08-21 03:50
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,我国正从全球科技参与者、贡献者向开拓者、引领者加速转变,成为创新力上升最快的国家之一。
2026-08-20 02:10
中国信息通信研究院18日发布的《具身智能训练场研究报告(2026年)》显示,随着各部门密集部署人形机器人中试基地和训练场建设,我国具身智能训练场已经成为关键基础设施,形成规模化集群化布局。
2026-08-20 02:10
19日,朱雀三号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空。火箭一子级按预定程序成功软着陆于甘肃省民勤县朱雀三号着陆场坪,二子级将搭载的鸿鹄03星顺利送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功,为后续开展回收箭体检修维护、复用飞行和商业化应用奠定基础。本次任务是继7月10日长征十号乙运载火箭一子级海上网系成功回收后,我国首次成功实施重复使用运载火箭一子级着陆腿方式陆地可控回收,标志着我国重复使用火箭技术取得重大突破。
2026-08-20 04:00
19日从中国科学技术协会了解到,为大力弘扬科学精神,营造风清气正的学术生态,加快建设世界一流科技期刊,中国科技期刊卓越行动计划(以下简称“卓越计划”)入选期刊及集群共同倡议“恪守科研诚信和学术道德”。
2026-08-20 04:00
近几个月来,北京大模型捷报频传:Kimi K3发布当前最大开源模型,综合智能水平直逼国际两大尖端闭源模型;小米MiMo-V2.5在通用图形处理器上实现推理速度大幅突破,并登顶全球多模型聚合平台公布的大模型调用量榜首;字节跳动发布新一代视频生成模型Seedance 2.5,在生成时长、多模态理解、编辑精度等维度实现全面升级。
2026-08-20 04:00
“或为近150年最强”“或为自1951年以来最强气候事件”……最近,关于2026年形成超强厄尔尼诺的新闻很受关注。预计赤道中东太平洋海表温度将继续维持波动上升态势,于今年11月至12月前后达到本次事件峰值。
2026-08-19 09:51
宁夏平原,黄河水沿着叶脉般的渠道淌进田间。”  青铜峡灌区是全国6个特大型灌区之一,是世界灌溉工程遗产宁夏引黄古灌区的重要组成部分。”  完成全域一体的信息化建设,这是青铜峡灌区从“治水”走向“智水”的关键一步。
2026-08-19 09:46
直面现实困境,1989年青海省委作出“绿化南北两山,改善西宁生态环境”的战略决策,西宁市积极响应。18年间,他在山上劳动超3000天,带领群众栽种树木近3000万株,让3.75万亩荒山披绿,筑起守护西宁的生态屏障。
2026-08-19 09:45
主刊收到投稿400余篇,已出版60篇,其中包括多个我国科研团队的最新重要原创成果……在日前举行的Vita期刊首期发布暨生命科学开放联盟一周年交流会上,Vita(《生命》)系列期刊正式亮相。
2026-08-19 09:45
也正因如此,当科技触及意识,我们需要建立的伦理边界,可能比传统数据隐私更为严格。科技工作者的责任是将伦理融入研发全过程,他们是伦理风险的第一道防线。在研发科技产品时,科技工作者要充分考虑其伦理风险,在应用产品时,要严格遵守伦理规范与法律规定,尊重他人的意识隐私。
2026-08-19 09:43
5天赛程,51个项目,1301场比赛……日前,记者从北京市政府新闻办公室获悉,第二届世界人形机器人运动会将于8月22日在国家速滑馆“冰丝带”开幕。
2026-08-18 10:14
8月15日,承载着亿万公众对良好生态环境期盼的《中华人民共和国生态环境法典》开始施行,标志着我国生态环境保护迈入“法典化”时代。生态环境法典有哪些亮点和创新?如何做好法典的学习、宣传与实施工作?
2026-08-18 10:11
一系列政策“组合拳”为智能农机从研发到应用构筑了全链条支持体系,为现代农业注入强劲动力。
2026-08-18 10:10
今年上半年,我国新能源和可再生能源发展总体保持平稳态势,可再生能源发电装机达24.55亿千瓦,占全国电力总装机的60.7%,其中风电光伏发电装机(约19.5亿千瓦)占比接近一半,太阳能发电装机与燃煤发电装机基本持平。
2026-08-18 10:06
加载更多