中国“天眼”首个反射单元成功拼装

世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（FAST）2日成功拼装首个反射单元。在未来数月内，共计4450个反射单元将拼出近30个足球场大的接收面积，以“捕捉”远在百亿光年外的射电信号。望远镜的灵敏度和可探测宇宙空间的体积均与口径相关。国家天文台FAST工程办公室透露，作为世界上正在建造及计划建造的口径最大、最具威力的单天线射电望
远镜，FAST以其接收面积为突破方向，将极大促进诸多天文课题的研究，并在未来20－30年保持世界一流设备的地位。

打开卫星地图，FAST所在的贵州省平塘县的地貌好似布满褶皱的大象皮肤。再提高分辨率，就能看到大大小小的“漏斗”——“天坑”群。其中有一个就是科学家寻觅十载为这个最大望远镜找的“家”。

记者来到FAST所在的平塘县“大窝凼”，犹如置身于一座超大的环形球面体育场。总长度超过1．5千米的钢圈梁，将上万根蛛网般的钢索牢牢固定住。

面板单元技术总师、中国电科研究员级高级工程师郑元鹏说，FAST的主动反射面是由上万根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构。反射单元为铝合金制三角形，每个由100块子单元构成，共计445000块面板单元，总面积约25万平方米。

FAST项目馈源支撑系统总工程师孙才红说，射电望远镜跟接收卫星信号的天线锅是一个原理，通过锅的反射聚焦，把信号聚拢到一点上。之所以称“主动反射面”，因为FAST能通过主动控制在观测方向形成300米口径瞬时抛物面。

由于自重和风载引起形变的限制，传统全可动望远镜的最大口径只能做到100米，而FAST的口径达到500米。“秘诀就在于面板上的孔洞，这样既能减少风负载，又能提高透光率，今后反射面底下将恢复植被，避免水土流失。”郑元鹏说。

反射面是科学家津津乐道的FAST独到之处之一。“FAST的索网结构可以随着天体的移动自动变化，带动索网上活动的4450个反射单元，捕捉需要观测的天体讯号，聚集在药片大小的空间里。”孙才红说，反射面安装完成后其实是悬在半空中的，有螺旋状公路一直通达最底部，供车辆和人员维护设备时通行。

目前世界上已建成最大的阿雷西博射电望远镜是固定望远镜，不能转动，只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个约20°的带状区域，而FAST的球冠张角达到110～120°。

反射面安装完成后，FAST还将陆续进行馈源支撑系统、测量与控制系统、馈源与接收机的安装调试，预计明年9月正式投入运行。由于采用轻型索拖动机构和并联机器人等新技术，在馈源与反射面之间无刚性连接的情况下，FAST能实现毫米级的高精度指向跟踪。

全新的设计思路，加之得天独厚的台址优势，使FAST开创了建造巨型射电望远镜的新模式，获得中国“天眼”的美誉。设计者指出，与德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度提高约10倍；与美国阿雷西博望远镜相比，其综合性能提高约10倍。

中国科学家们相信，FAST工程仅仅为中国射电天文学研究开启了一扇门，针对FAST科学目标发展不同用途的终端设备，建造一流的天文观测站将是他们不懈的目标。

FAST的巨大身段，不仅使其成为对脉冲星、类星体等各种暗弱辐射源进行精密观测的利器，有助于解答宇宙初始混沌、暗物质分布与大尺度结构，以及星系与银河系的演化等领域的谜团，而且在深空探测、脉冲星自主导航、高分辨率微波巡视、非相干散射雷达接收系统和太空天气预报等方面，未来都会大有用武之地。

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