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中国主导:为人类最大天文设备造“耳朵”

时间:2018-02-08  来源:未知  作者:信息中心

原标题:中国主导:为人类最大天文设备造“耳朵”

  人类史上建造的最庞大天文设备、由十多个国家共同参与的“平方公里阵列射电望远镜(SKA)”项目,虽然选址确定在自然条件得天独厚的澳大利亚等8国,但该望远镜核心设备——天线样机的研制却是由中国主导完成。

  2月6日下午,由中国主导研制的SKA首台天线(SKA-P)在中国电子科技集团公司第五十四研究所(简称54所)启动。据介绍,这个庞然大物包含主副两个反射面,主反射面是一个15-20米的长六边形,由66块曲率各不相同、边长约3米的三角形面板拼装而成,面积达235平方米,超过半个篮球场大。

  《环球时报》记者注意到,在下达“启动”指令后,SKA-P在10米高的底座上,缓缓转动反射体,犹如一只机敏灵活的“大耳朵”,俯仰之间,从15度到90度,缓缓扫过天际;水平转动,左右270度,从容巡视天空,标志着它的正式面世。

  “它的成功研制,标志着中国在SKA核心设备研发中发挥引领和主导作用,在国际大科学工程中,为世界成功提供‘天线解决方案’。”中国电科总经理刘烈宏说。据介绍,未来将有2500面这样的反射面天线分布在澳大利亚、南非及非洲南部8个国家约3000公里的广袤荒野中,它们的总接收面积达1平方公里,相当于140个足球场大小。建成后,SKA将成为地球上最大、最先进的科学设施,比目前最大的射电望远镜阵列——美国JVLA的灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍。据专家估计,建成后的SKA,性能在本世纪至少保持30-50年的领先地位。

  这样的超级工程,背后的技术难度可想而知。SKA组织总干事菲利普·戴蒙德介绍说,一片雪花掉落地面时产生的能量,就超过迄今为止射电天文领域接收到的所有能量。这足以体现来自太空的射电信号有多么微弱,而要拾取这些信号,对设备的敏锐要求又有多高。

  2015年几经评选,由54所提交的SKA天线初步设计方案,成为SKA后续研发的唯一设计方案,标志着中国开始在SKA天线研发中发挥引领作用。据54所SKA天线总设计师杜彪介绍,在重力、温度和风载荷影响下,SKA-P主反射面的精度达到0.5毫米,副反射面精度达0.2毫米,综合性价比超过目前所有同类天线。同时,它采用高电磁屏蔽天线座架设计,如果把天线的灵敏度比作“倾听的能力”,那么高电磁屏蔽则是为这只“耳朵”倾听宇宙声音,屏蔽掉电子设备辐射的电磁信号。

  此外,它采用全数字高精度伺服驱动控制系统、高精度座架和天线结构的保型设计,实现了千分之三度的高指向精度,当接收到观测指令时,它能精确地指向待测目标。同时,分布在3000公里范围的几千面天线要同步对准同一观测目标,并持续同步跟踪观测,实现最大的接收效率,SKA-P在设计制造中实现了“步调一致听指挥”的“高指向一致性”。

  专家认为,SKA将为人类认识宇宙提供重要机遇,开启人类探测宇宙的新纪元。它寄予着人类了解宇宙和生命奥秘的使命,将致力于揭示全球各国和人类共同关心的一些基本问题,如将探测宇宙、星系的起源和演化,寻找更多的星系,探寻孕育生命的新摇篮、搜索外星生命等。




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