“FAST的核心要素是我们研制”
7月27日拍摄的正在建设中的500米口径球面射电望远镜（FAST）。新华社发 □本报 张祝钦
近日，我国建造的世界最大500米口径球面射电望远镜（英文简称：FAST）的重要设备——反射面单元面板，在黔南正式进入拼装阶段。
“反射面面板是决定FAST探测威力和探测精度的核心要素。”中国电科第54研究所FAST工程反射面设计制造项目副总设计师王大为面对的采访非常自豪，“反射面单元是主动反射面系统的重要组成部分，我们承担了核心要素的研制任务。”具有中国独立自主知识产权的FAST，是世界上正在建造及计划中的口径最大、最具威力的单天线射电望远镜，这一超级望远镜有望在2016年建成，建成后将成为世界级射电天文研究中心。
FAST工程独到之处
FAST工程选址在黔南，是有原因的。打开卫星地图，王大为告诉，贵州平塘县的地貌是天然喀斯特洼坑，科学家们经过反复筛选，认为利用天然的洼地作为支架，可以建造巨型射电望远镜。射电望远镜，不是肉眼观测的普通望远镜，它是当今世界上最顶尖级的太空望远镜。射电，是比红外线频率更低的电磁波段。射电望远镜，跟收卫星信号的天线锅类似，通过锅的反射聚焦，把几平方米到几千平方米的信号聚拢到一点上。
王大为介绍，要想获得更远、更微弱的射电，能够穿越星际，探索宇宙深处的信息，就需要更大口径的射电望远镜。FAST口径有500m，拥有30个足球场大的接收面积，总面积达25万平方米，与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高约10倍；与被评为人类20世纪10大工程之首的美国Arecibo300米望远镜相比，FAST的综合性能提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20至30年保持世界一流设备的地位。
超级“大锅”开始组装
FAST工程的反射面看起来像是一口超级“大锅”，这口“大锅”近日开始拼装反射面单元面板，“大锅”的索结构可以随着天体的移动自动变化，带动索上活动的4450个反射面板产生变化，这样就可以观测到任意方向的天体。
王大为告诉，这口“大锅”是名副其实的“变形金锅”。面板中反射面单元为三角形，反射面单元在球面上所处的位置不同，其几何尺寸、倾斜角度、支承点位置、荷载大小和方向等都不相同。FAST天线由484种共4450块发射体单元组成，每块单元由7种共100块面板子单元构成，所有面板子单元共计有3388种、达到445000块。
王大为说，要能灵敏观测浩瀚星空，拼装面板子单元边界的精准定位是首要问题。科研人员根据单元的安装尺寸要求，采用参数化设计方法，准确高效地给出每种单元的尺寸数据，构件数量达上百万件的单块子单元的表面精度最终能够控制在1.5毫米以上。4450个反射面每一个都可以进行对焦，灵敏度可达美国Arecibo望远镜的2倍。这些面板上还密布孔洞。布下这些孔洞，在减少风负载的同时能提高透光率，让天线面下能长草，避免水土流失。
核心部件是馈源舱研制项目
“馈源舱研制项目是FAST工程的核心部件。”FAST工程馈源舱系统总设计师李建*自信满满地告诉，“我们承担着500米口径球面射电望远镜核心系统的研制任务，包括馈源舱、舱停靠平台及代舱的设计、制造、安装、调试。”
馈源舱是一个集结构、机构、测量、控制等相关技术于一体的多变量、非线性、复杂的耦合多体动力学系统。它的最大直径为13米，高7.6米，重量为30吨。李建*介绍，在500米口径球面射电望远镜的外围，直径为600米的圆周均布6个支撑塔，采用6根支撑索将馈源舱悬吊于空中，通过改变索的长度，拖动馈源舱在百米尺度空间内运动，并将馈源实时定位于毫米级的瞬时焦点，实现对天体的高精度指向跟踪观测。
馈源舱平台则是馈源舱建造组装、入港停靠、维护、检测和支撑索系安装和更换的工艺平台，最大直径为18米，工作高度为6.4米，总重量约60吨。代舱即馈源舱的代替舱，用于FAST的前期调试和试验。李建*说，该项目的研制，巩固了54所在大型射电天文和深空探测天线专业领域的领先地位，在超大型天线设计与制造、高精度测量及控制等技术方面将获得创新性进步，也必将推动54所在实现“国内卓越、世界一流”的奋斗目标征程中迈出坚实的步伐。