“超级天眼”今日启用 “点睛”者就在咱河北
9月25日，在贵州省平塘县克度镇天然喀斯特洼地“大窝凼”，被誉为中国“天眼”的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜将正式落成启用，图为500米口径球面射电望远镜。
9月25日，在贵州省平塘县克度镇天然喀斯特洼地“大窝凼”，被誉为中国“天眼”的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（简称FAST）将正式落成启用。这座具有世界领先水平的巨型望远镜可以说是凝结着中国智慧的国之重器，它将深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，将卫星数据接受能力提高了100倍。而更令河北人感到自豪的是，FAST工程反射面板和馈源舱两大重要系统的研制和安装任务都是由中国电科54所完成的，而54所就坐落于河北省省会石家庄。
“天眼”身怀四大独门绝技 可搜索星际通讯信号和外星生命
FAST工程是“十一五”国家重大科技基础设施建设项目，它于2011年3月开始动工，今年7月3日主体工程顺利完工。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；与被评为“人类20世纪10大工程之首”的美国Arecibo300米望远镜相比，综合性能提高约10倍。 FAST的科学目标为重现宇宙早期图像、参与未来脉冲星自主导航和引力波探测、主导国际甚长基线干涉测量网，获得天体超精细结构、进行高分辨率微波巡视，检测微弱空间信号、参与地外文明搜寻。那么作为地球上最大单口径射电望远镜，FAST到底强在哪了呢？
独门绝技一：大口径看得远。射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高，望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度，就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说，FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号，这个距离接近宇宙的边缘。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，成为望远镜家族的掌门人。
独门绝技二：灵活自如的巨眼。根据FAST的工作原理，当它观测天体时，会随着天体的方位变化，在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面，并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。如果把fast比作一只巨大的眼睛，那么这只巨眼的眼球直径就有500米，而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
独门绝技三：毫米精度。FAST的设计目标，是把覆盖30个足球场的信号，聚集在药片大小的空间里，否则，就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构，处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆，每一根的加工精度都被控制在1毫米以内；最终的500米口径的天线精度是三个毫米，每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
独门绝技四：深空猎手。FAST能够冲出银河系，寻找新星，特别是快速旋转、密度极高的脉冲星，FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。 FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动，掌握星系之间互动的细节，揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理，FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波，搜索可能的星际通讯信号和外星生命。
“点睛”中国“天眼” 54所为FAST工程研制安装两大关键系统
作为电子信息领域的国家队，中国电科54所承载了FAST工程反射面板和馈源舱两大重要系统的研制和安装。FAST反射面由4450个单元构成，每个单元又由100个子单元拼装而成，总面积达25万平方米，有30个足球场那么大。
据中国电科54所负责反射面研制的总设计师郑元鹏介绍，利用贵州天然的喀斯特地貌，在群山环绕中建设500米口径射电望远镜，本身就是一大创举，54所能够参与这个大工程，并承担了其中最为核心的两大系统――反射面和馈源舱及舱停靠平台的研制任务，其间克服了诸多困难，无一不体现了技术创新的力量以及中国智造的水平。
据中国电科54所负责反射面研制的副总设计师张万才介绍，FAST天线共由445000块面板子单元组成，而这种单元由三根檩条和1mm厚的冲孔铝板铆接而成，结构看似非常简单，但根据设计要求这种单元的平面度小于1.5mm，经过力学分析，这种薄壳型结构，其自身重力变形就达到了1.4mm，也就是说留给制造的变形余量仅为0.1mm。中国电科54所通过施加压力的方式使冲孔板表面形成一定的拉应力，在这种状态下进行铆接，完成后松开压板，由于残留拉应力的存在，可大大减小重力变形。
根据施工总体进度要求，FAST反射面单元的安装效率为每天不少于20件，每件单元的安装周期由网架安装、面板安装、精度测量组成，在网架和面板安装时间一定的情况下，如何提高测量效率是关键所在，如果采用常规的人工测量效率很低，而且高空作业存在安全风险。为了解决这个问题，中国电科54所设计了自动化测量系统，通过高精度的控制安装在行车上的相机运行轨迹、曝光时间、测量角度等参数，实现了反射面单元的一键式自动化测量，大大提高了测量效率，消除了安全隐患，为工程顺利完成提供了有力保障。
（记者 孔思远）