位于贵州黔南州平塘县大窝凼(dàng)的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(FAST)的最后一块反射面单元3日成功吊装，这标志着FAST主体工程顺利完工。这只“观天巨眼”预计于今年9月全部竣工，开始探索宇宙深处的奥秘。
据介绍，4450块反射面板单元是FAST望远镜的重要组成部分。2015年8月，FAST反射面单元吊装工程开始施工。经过11个月的艰苦施工，在克服了大尺度、高精度的拼装施工难点以及跨度大、位置高等吊装施工难题后，近30个足球场面积的反射面由一块块反射面单元逐渐铺设完成。FAST突破了射电望远镜的百米极限，它拥有30个足球场大的接收面积。据报道，科幻小说《三体》作者刘慈欣也现身施工现场。
揭秘宇宙起源 寻找外星生命
7月3日，直径500米、迄今全球最大的“锅盖”在贵州喀斯特天坑中架设完成。它就是500米口径球面射电望远镜，是世界上最大和最具威力的单口径射电望远镜。它被称为“天眼”。
这颗“天眼”有啥作用?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。据悉，这也是所有望远镜的使命之一，也是科幻爱好者们关注的热点。
最大最强“天眼”牛在哪
在未来10至20年保持世界一流设备地位
“大”仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。“望远镜反射面总面积为25万平方米，相当于30个标准足球场那么大。尽管反射面板才1毫米厚，也用掉了2000多吨铝合金。”中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜工程总工艺师王启明说。
“精”大射电望远镜绝不是金属堆砌的“傻大粗”，它是最精密的天文仪器。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一毫米以内;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。它可实现毫米级的指向跟踪，确保精确地聚集和监听宇宙中微弱的射电信号。
“广”美国阿雷西博望远镜是固定望远镜，只能通过改变天线溃源的位置扫描天空中的一个约20度的带状区域。而中国大射电望远镜的索网结构可以随着天体的移动变化，带动索网上的4450个反射单元，在射电电源方向形成300米口径瞬时抛物面，能覆盖40度的天顶角，极大提升观测效率。
“灵”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。形象地来说，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。
“强”100米口径的德国波恩望远镜曾号称“地面最大的机器”，中国大射电望远镜与它相比，灵敏度提高约10倍。而300米口径的美国阿雷西博望远镜，50多年一直无人超越，中国大射电望远镜跟它相比，综合性能提高约10倍。“大射电望远镜在未来10至20年保持世界一流设备的地位。”中国科学院国家天文台副台长郑晓年说。据新华社
1
西电智慧让“观天巨眼”眼珠转起来
你可能不知道，世界最大单口径射电望远镜FAST主体工程7月3日顺利完工。而这个巨大的“观天巨眼”的眼珠子——由6座塔6根索驱动的馈源舱装置，凝聚着中国工程院院士、西安电子科技大学机电工程学院段宝岩教授所带领的团队智慧。
创新设计方案由西电首提
将馈源系统由万吨级降至30吨
1993年，在日本京都召开了第23届国际无线电科联大会，包括中国在内的10国天文学家联合发起了建造接收面积达一平方公里的“新一代大射电望远镜计划”倡议。为达到这个硬指标，又要工程上可实施、造价上可接受，像美国阿雷西博射电望远镜那样，利用喀斯特地貌建造单口径射电望远镜就成为了必由之路。
1995年，中国天文学家终于在贵州南部找到了这样的位置。这一年，第三届国际大射电望远镜工作组会议在贵州召开。在这次会议上，西安电子科技大学茅於宽教授关于圆柱表面相位阵、王家礼教授关于低造价反射面的报告，尤其是段宝岩教授所作的关于大射电望远镜馈源支撑的光机电一体化创新设计的报告，受到了国内外专家的高度关注。
这一方案的核心就是将原阿雷西博方案中用于支撑线馈源的钢结构，用计算机伺服系统控制的从6个塔顶伸出的6根大跨度柔索来取代。同时，布置3台激光测距仪实时获取馈源的实际位姿，通过6根索长度的自动调整，将馈源调回到所允许的误差范围之内。
“新方案不仅可将馈源支撑结构系统的自重降至约30吨，工程实施和造价变得可行，还克服了阿雷西博方案中结构稳定性方面的不足。”段宝岩解释说，而如果照搬阿雷西博的设计方案，新一代大射电望远镜将会出现三个难题：一是工程造价太高;二是纯机械跟踪控制系统的精度低;三是工程难度大，500米口径时悬空背架的重量理论上将近万吨，工程实施难度极大。
如今，FAST工程馈源部分就直接采用了段宝岩提出的六索驱动的设计方案。这一光机电一体化馈源索支撑方案，与利用贵州喀斯特地形建造射电望远镜、创新性的主动球反射面一起，被誉为FAST工程的三大创新。(记者马虎振)
“眼珠”定位技术源自西电
可确保精度不超过4毫米
如果说球形洼地是这只“观天巨眼”的“眼窝”，那么由悬索支撑的馈源舱与馈源就是“观天巨眼”的“眼珠”。而FAST的“眼珠”定位技术正是源自西电。
由于由悬索和馈源舱组成的舱索结构在工作中难免会受到风荷等外界干扰，仅靠悬索的控制很难使馈源舱达到指标要求的毫米级动态定位精度。为此，段宝岩团队提出了粗、精两级调节来实现馈源高精度动态定位定姿的方案：首先通过6根悬索对馈源舱实现粗调节，再通过安装在馈源舱内的Stewart平台实现精调节。粗精两级调整平台，可确保馈源定位精度达到不超过4毫米的动态定位精度，满足要求。
