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中國主導:為人類最大天文設備造"耳朵"

馬俊 發布時間:2018-02-07 10:15:00來源: 環球時報

人類史上建造的最龐大天文設備、由十多個(ge) 國家共同參與(yu) 的“平方公裏陣列射電望遠鏡(SKA)”項目,雖然選址確定在自然條件得天獨厚的澳大利亞(ya) 等8國,但該望遠鏡核心設備——天線樣機的研製卻是由中國主導完成。

2月6日下午,由中國主導研製的SKA首台天線(SKA-P)在中國電子科技集團公司第五十四研究所(簡稱54所)啟動。據介紹,這個(ge) 龐然大物包含主副兩(liang) 個(ge) 反射麵,主反射麵是一個(ge) 15-20米的長六邊形,由66塊曲率各不相同、邊長約3米的三角形麵板拚裝而成,麵積達235平方米,超過半個(ge) 籃球場大。

《環球時報》記者注意到,在下達“啟動”指令後,SKA-P在10米高的底座上,緩緩轉動反射體(ti) ,猶如一隻機敏靈活的“大耳朵”,俯仰之間,從(cong) 15度到90度,緩緩掃過天際;水平轉動,左右270度,從(cong) 容巡視天空,標誌著它的正式麵世。

“它的成功研製,標誌著中國在SKA核心設備研發中發揮引領和主導作用,在國際大科學工程中,為(wei) 世界成功提供‘天線解決(jue) 方案’。”中國電科總經理劉烈宏說。據介紹,未來將有2500麵這樣的反射麵天線分布在澳大利亞(ya) 、南非及非洲南部8個(ge) 國家約3000公裏的廣袤荒野中,它們(men) 的總接收麵積達1平方公裏,相當於(yu) 140個(ge) 足球場大小。建成後,SKA將成為(wei) 地球上最大、最先進的科學設施,比目前最大的射電望遠鏡陣列——美國JVLA的靈敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍。據專(zhuan) 家估計,建成後的SKA,性能在本世紀至少保持30-50年的領先地位。

這樣的超級工程,背後的技術難度可想而知。SKA組織總幹事菲利普·戴蒙德介紹說,一片雪花掉落地麵時產(chan) 生的能量,就超過迄今為(wei) 止射電天文領域接收到的所有能量。這足以體(ti) 現來自太空的射電信號有多麽(me) 微弱,而要拾取這些信號,對設備的敏銳要求又有多高。

2015年幾經評選,由54所提交的SKA天線初步設計方案,成為(wei) SKA後續研發的唯一設計方案,標誌著中國開始在SKA天線研發中發揮引領作用。據54所SKA天線總設計師杜彪介紹,在重力、溫度和風載荷影響下,SKA-P主反射麵的精度達到0.5毫米,副反射麵精度達0.2毫米,綜合性價(jia) 比超過目前所有同類天線。同時,它采用高電磁屏蔽天線座架設計,如果把天線的靈敏度比作“傾(qing) 聽的能力”,那麽(me) 高電磁屏蔽則是為(wei) 這隻“耳朵”傾(qing) 聽宇宙聲音,屏蔽掉電子設備輻射的電磁信號。

此外,它采用全數字高精度伺服驅動控製係統、高精度座架和天線結構的保型設計,實現了千分之三度的高指向精度,當接收到觀測指令時,它能精確地指向待測目標。同時,分布在3000公裏範圍的幾千麵天線要同步對準同一觀測目標,並持續同步跟蹤觀測,實現最大的接收效率,SKA-P在設計製造中實現了“步調一致聽指揮”的“高指向一致性”。

專(zhuan) 家認為(wei) ,SKA將為(wei) 人類認識宇宙提供重要機遇,開啟人類探測宇宙的新紀元。它寄予著人類了解宇宙和生命奧秘的使命,將致力於(yu) 揭示全球各國和人類共同關(guan) 心的一些基本問題,如將探測宇宙、星係的起源和演化,尋找更多的星係,探尋孕育生命的新搖籃、搜索外星生命等。

(責編: 央卓)

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