fast主动反射面调节数模论文

fast主动反射面调节数模论文

500米口径球面射电望远镜（Five hundred meters Aperture Spherical Radio Radio Telescope，简称FAST）是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一，拟采用我国科学家独创的设计和我国贵州南部的喀斯特洼地的独特地形条件，建设一个约30个足球场大的高灵敏度的巨型射电望远镜。FAST建成后将成为世界上最大口径的射电望远镜，FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比，灵敏度提高约10倍；与排在阿波罗登月之前、被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo 300米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20～30年保持世界一流设备的地位。FAST采用独创的设计，球面反射面被照明部分实时拟合成一个瞬时抛物面，500米口径的反射面由约1800个15米的六边形球面单元拼合而成。利用贵州南部独特的天然喀斯特洼坑可大大降低望远镜工程造价。FAST的技术设计方案集成了几乎所有可能的先进技术思想，提出了创新性的主动反射面及光机电一体化馈源支撑方案，它将在以下六方面实现科学和技术的重大突破：* 观测中性氢线及其他厘米波段谱线，开展从宇宙起源到星际物质结构的探讨；* 对暗弱脉冲星及其他暗弱射电源的搜索；* 作为地面及空间甚长基线干涉VLBI的一个巨大单元；* 高效率开展对地外理性生命的搜索；* 为中国自己的深空探测计划提供一个高灵敏度、高分辨率的地面跟踪与遥控基地；* 发展为新的巨型射电望远镜的模式。国际上在上述领域中的一些重大发现，曾导致5项诺贝尔奖的产生（近30年来天文学共获7项诺贝尔奖）。

FAST的索网结构

索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构，是反射面主动变位工作的关键点。索网制造与安装工程也是500米口径球面射电望远镜工程的主要技术难点之一，其关键技术问题主要包括：超大跨度索网安装方案设计、超高疲劳性能钢索结构研制、超高精度索结构制造工艺等。而索网工程的顺利完成，意味着FAST工程已经在上述关键技术难点方面实现实质性突破。FAST索网结构直径500米，采用短程线网格划分，并采用间断设计方式，即主索之间通过节点断开。索网结构的一些关键指标远高于国内外相关领域的规范要求：例如，主索索段控制精度须达到1毫米以内，主索节点的位置精度须达到5毫米，索构件疲劳强度不得低于500MPa。整个索网共6670根主索、2225个主索节点及相同数量的下拉索。索网总重量约为1300余吨，主索截面一共有16种规格，截面积介于280—1319平方毫米之间。由于场地条件限制，全部索结构须在高空中进行拼装。索网采取主动变位的独特工作方式, 即根据观测天体的方位，利用促动器控制下拉索，在500米口径反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面，以实现天体观测。FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。其技术难度不言而喻，需要攻克的技术难题贯穿索网的设计、制造及安装全过程。仅以高应力幅钢索研制为例，FAST工程对拉索疲劳性能的要求相当于规范规定值的2倍，国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。其研制工作经历了反复的“失败—认识—修改—完善”过程，最终历时一年半时间才完成技术攻关。所取得的成果已经在国际专家评审会上得到国外专家组的认可，成功在FAST工程上得到应用。随着索网诸多技术难题的不断攻克，形成了12项自主创新性的专利成果，其中发明专利7项，这些成果对我国索结构工程水平起到了巨大的提升作用。