望遠(yuǎn)鏡的環(huán)梁目前已經(jīng)合龍，它是“鍋”的支架

今年5月進(jìn)入索網(wǎng)安裝階段，要用6000多根鋼索

索網(wǎng)織好后，用反射面面板一圈圈鋪滿空隙 

4月20日，揚(yáng)子晚報(bào)報(bào)道了中國正在建造世界最大射電望遠(yuǎn)鏡的消息。東南大學(xué)土木工程學(xué)院國家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)研究中心副主任郭正興教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)著最大望遠(yuǎn)鏡施工階段的技術(shù)支撐。“最大望遠(yuǎn)鏡看起來就像口超級大鍋。”郭正興透露，這口“大鍋”再過4個(gè)月就基本成型。

通訊員 許啟彬 實(shí)習(xí)生 喻賢璐 揚(yáng)子晚報(bào)記者 蔡蘊(yùn)琦

為何建在貴州

1995年，我國天文學(xué)家提出了在喀斯特洼地中建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想，并選址于貴州省黔南州平塘縣的大窩凼洼地。郭正興教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，2011年參與到這個(gè)項(xiàng)目中。

據(jù)了解，望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的選址工作早在1994年就開始了。中國科學(xué)院國家天文臺的南仁東教授提出利用喀斯特洼地作為望遠(yuǎn)鏡臺址，開始了為期10余年的預(yù)研究。郭教授解釋，選址貴州喀斯特地貌是因?yàn)槟抢镉泻芏嗵烊恍纬傻奶炜樱瑒偤眠m合“鍋”狀的望遠(yuǎn)鏡。山區(qū)人煙稀少，也不受射頻信號的干擾。四面環(huán)山的地形形成了天然的反射面，屏蔽了眾多人為信號的干擾。

此外，平塘縣位于貴陽市160-170公里的距離，但是車程只要4個(gè)小時(shí)，交通非常不便。郭教授指著選址地的復(fù)原圖說：“原來這里有幾個(gè)住家戶。據(jù)說，這里有的姑娘一輩子都沒有出過這座大山。”郭教授解釋，選址附近是沒有基站的，也不允許使用手機(jī)。因?yàn)檫@些信號都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于來自宇宙的信號。這里只能通過固定電話和外界聯(lián)絡(luò)。

像織漁網(wǎng)一樣“織”口大鍋

回憶起第一次看到望遠(yuǎn)鏡施工地，郭正興教授依舊在感嘆，“乖乖，太大了。”

郭正興說，施工地點(diǎn)四面環(huán)山，中間凹陷下去。射電望遠(yuǎn)鏡的形狀本身就像一口大鍋，剛好能穩(wěn)穩(wěn)地架在山中，“絕對是難度空前的項(xiàng)目。”

郭正興說，當(dāng)年有多個(gè)研究單位參與設(shè)計(jì)這架望遠(yuǎn)鏡，有專家提議采用分離式技術(shù)，就像孩子玩拼插游戲，把一塊塊材料組裝到一起。最終被采納的，是哈爾濱工業(yè)大學(xué)專家提出的“索網(wǎng)”方案，“也就是說，像編一張漁網(wǎng)一樣來造這口鍋。”

南京火車站、江寧體育場、河西會展中心、東南大學(xué)體育館等建筑，都是索結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。郭正興教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，在這方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這次他們的任務(wù)是織一張直徑達(dá)500米的網(wǎng)。

郭正興介紹說，望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的工程施工階段由國家天文臺牽頭，東南大學(xué)在該項(xiàng)目中作為技術(shù)支撐，“比以往任何一次都有挑戰(zhàn)。”

要用6000根“毫米級”鋼索

郭正興說，目前由滬寧鋼機(jī)承擔(dān)建造的環(huán)梁已經(jīng)合龍，“這是望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目一個(gè)非常關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，環(huán)梁是這口鍋的支架。”

今年5月，即將進(jìn)入索網(wǎng)安裝階段，大約用時(shí)4個(gè)月。據(jù)了解，四面環(huán)山的地形使得施工的難度大大增加。郭正興曾住在施工現(xiàn)場的活動(dòng)板房，他用“毫米級”來形容望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的工程施工，“這些都是高精度的制作。”

郭正興表示，通過測算，編織這張大網(wǎng)需要由特殊材料制作的6000多根鋼索，為了防止材料變形，鋼索必須在恒溫室里制造。這是因?yàn)槎熘圃斓睦骱拖奶熘圃斓睦饕蚴覝夭煌L度會有偏差。為此，制造方專門造了一間恒溫室生產(chǎn)拉索。

索網(wǎng)安裝和反射面面板鋪設(shè)都采用空中作業(yè)，每根鋼索的位置測定后，偏差不能超過1厘米。“還會用上在南京長江四橋建造中使用過的貓道技術(shù)。”郭正興說。

“變形鍋”能觀測任意方位

昨天，郭正興給揚(yáng)子晚報(bào)記者播放了望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的宣傳片。

宣傳片里，6個(gè)支撐塔高高豎起，網(wǎng)格逐漸爬滿了“鍋”底，向上延伸“咬住”環(huán)梁，接著反射面面板一圈一圈鋪滿索網(wǎng)的空隙，一張巨大的網(wǎng)就織好了。

織完巨網(wǎng)，剩下的就是安裝接受宇宙信號的饋源艙。饋源艙由6根拉索連接6個(gè)饋源支撐塔懸吊于反射面面板之上。

模擬示意圖中，這口“大鍋”會動(dòng)。郭正興解釋說，望遠(yuǎn)鏡最大的特點(diǎn)是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動(dòng)自動(dòng)變化，帶動(dòng)索網(wǎng)上活動(dòng)的4400多個(gè)反射面板產(chǎn)生變化，足以觀測到任意方向的天體。同時(shí)，饋源艙也隨索網(wǎng)一同運(yùn)動(dòng)，采集反饋信息。

這口500米口徑的大“鍋”，是口名副其實(shí)的“變形金鍋”。“中科院國家天文臺預(yù)期的使用年限是30年，測算出索網(wǎng)的變形次數(shù)是100多萬次。”郭正興說。

最大射電望遠(yuǎn)鏡可找外星人

我國建造的世界最大望遠(yuǎn)鏡究竟有哪些功能？直徑達(dá)到500米又意味著什么？

對此，郭正興解釋說，我國項(xiàng)目建成前，美國300米口徑Arecibo望遠(yuǎn)鏡是世界最大。而我國的望遠(yuǎn)鏡與之相比，綜合性能提高約10倍。

中科院國家天文臺射電部首席科學(xué)家李菂解釋說，我國的望遠(yuǎn)鏡與美國望遠(yuǎn)鏡都是整體固定在地面上，但我國望遠(yuǎn)鏡500米半徑的球面是由4400多面主動(dòng)反射單元構(gòu)成，這一個(gè)個(gè)小的反射單元可以進(jìn)行對焦，因此靈敏度可達(dá)Arecibo望遠(yuǎn)鏡的2倍，巡天速度是它的10倍。與號稱“地面最大的機(jī)器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比，中國的靈敏度提高約10倍。

李菂還表示，我國望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)目標(biāo)是探測外星人，但這不是主要科學(xué)目標(biāo)。和發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的設(shè)備一樣，我國望遠(yuǎn)鏡的主要目標(biāo)不是在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，而是要探測宇宙中的遙遠(yuǎn)信號和物質(zhì)。比如宇宙中間的氣體、微波激光以及脈沖星，實(shí)現(xiàn)對宇宙物質(zhì)成分和演化歷史最基本的理解。

射電望遠(yuǎn)鏡簡介

射電望遠(yuǎn)鏡由定向天線或天線陣、饋電線、高靈敏度接收機(jī)和記錄儀等部分組成。天線或天線陣將收集到的天體電波，經(jīng)過饋電線送到接收機(jī)上，接收機(jī)具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，它將微弱的天體電波高倍放大后進(jìn)行檢波，再將高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l形式記錄下來。