北京积水潭医院黄牛代挂号电话票贩子号贩子网上预约挂号,住院检查加快,与“中国天眼”一起仰望星空(“四深”领域这样创新②
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我们头顶的浩瀚星空,到底藏着什么秘密?宇宙深空,是否孕育着人类发展新的机会?
层峦叠嶂,翠林如海。在贵州省平塘县的大山之间,一座恢弘大气的单口径球面射电望远镜静静伫立,凝望星空,带着人类的好奇和期待,探寻百亿光年之外的射电信号。
“中国天眼”全称是500米口径球面射电望远镜,简称FAST。FAST采用全新的设计理念,是当今世界最大的、最灵敏的单口径球面射电望远镜,能够在无线电波段搜索来自百亿光年之外的微弱信号。
近日,本报记者采访了“中国天眼”FAST总工程师姜鹏。作为守护“中国天眼”的“追星人”,姜鹏的主要研究方向为射电天文技术与方法,目前全面负责“中国天眼”运行和发展规划的相关工作。让我们听听姜鹏与“中国天眼”一起仰望星空的故事。
给FAST造一个“视网膜”
2009年,31岁的姜鹏刚刚博士毕业,意气风发。
此时,他站在了人生的十字路口:一种选择是继续从事博士专业方向的深入研究;另一种是选择一个全新有挑战性的科研工作。
正犹豫时,姜鹏看到了“中国天眼”的招聘信息,瞬间来了兴趣。
“当时在我看来,‘中国天眼’的建设非常大胆,极具挑战性。”姜鹏对本报记者说,FAST望远镜几乎满足了自己对一个传奇工程所有的期待和设想——最大的工程体量、超高的精度要求、极其特殊的工作方式,这些构成了工程领域前所未有的技术挑战。
“我特别想知道这个项目准备如何实现,所以就想加入这个勇于创新的团队。”姜鹏说。
毫不犹豫地投递简历之后,姜鹏顺利成为团队中的一员。此后他便一头扎进贵州的大山深处,开启了与FAST相伴的14年人生。
FAST的建设有多难?
它不仅涉及天文学、力学、机械工程、结构工程、电子学甚至岩土工程等几十个不同专业领域,且关键技术无先例可循,关键材料急需攻关,现场施工环境也非常复杂。
对于FAST团队而言,FAST的建设是“摸着石头过河”,如何设计、如何实现,建成之后如何调试和使用……所有难题都只能靠建设团队自己解决。
“这比我们一般认知的工程项目难太多了,很多事情都没把握。”姜鹏说。
在FAST建设的初期,姜鹏接到的第一个任务,就让他感到了压力。
“当时FAST工程首席科学家兼总工程师南仁东老师问我,敢不敢承担FAST建设的重点任务——索网工程。”姜鹏说,“简单来说,就是给FAST这只‘天眼’装一个‘视网膜’。由于我的专业是结构力学,所以这个重任就交到了我手上。”
不同于世界上已有的单口径射电望远镜,FAST的“视网膜”——球型反射面,是一张由6670根钢索编制的索网,它需要在球面和抛面间频繁进行变化,从而对天文信号进行收集和观测。这对支撑FAST这口“大锅”底部的钢质索网提出了非常高的要求。索网工程是FAST反射面实现变位功能的核心部件,也是施工的核心技术难点。
“一个500米跨度的望远镜,控制精度却要达到2毫米,到底怎么实现?”带着南仁东老师布置的课题,姜鹏反复琢磨,下决心做好这个没有先例的建设工程。
工程启动没多久,团队就遇到了一个大难关——索网疲劳问题。
常见的斜拉桥上的钢索,其强度大都是200兆帕、200万次弯曲的。由于“中国天眼”的钢索上要装上反射面板,需要反复变形,不断拉伸;望远镜则至少需要应用30年,这些,对钢索提出了更高要求。经过设计人员反复思考、计算后,提出了安装强度为500兆帕、弯曲次数为200万的钢索的解决方案。
“当时,台址开挖工程已经开始,而上部结构因为索网疲劳问题迟迟不能定型,工程实施迫在眉睫。”姜鹏说,那时他们从市面上买了数十根钢索进行实验,却没有一根能满足要求。“怎么办?如果问题不解决,整个望远镜建设就得停滞。商讨之后,我们决定进行一次大规模的钢索疲劳性能实验研究。”
在南仁东的指导下,姜鹏带领团队,开始了一场长达两年的大规模钢索疲劳实验。他们日夜摸索、反复测试实验,经历了近百次失败后,终于研制出超高耐疲劳钢索,完成了索网结构建设工程。
作为主动反射面的主要支撑结构,FAST的索网结构被视为当今世界跨度最大、精度最高的索网结构。
6670根主索、2225个主索节点及相同数量的下拉索,完整地拼出了FAST的索网。拼装完成后,FAST的巨大反射面看起来就像一口“超级大锅”,6个支撑塔高高竖起,网格逐渐爬满了“锅”底,向上延伸“咬住”环梁,反射面面板一圈一圈铺满索网的空隙,织完巨网。
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