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  • “天眼”工程里的中国创造

    来源:www.bloodonthemotorway.com 发布时间:2019-12-01

    新华社北京9月25日电被称为“中国之眼”的500米球形射电望远镜是拥有我们自己知识产权的最灵敏的射电望远镜。 它的完成对于中国在科学前沿实现重大突破,加快创新驱动发展具有重要意义。

    20世纪90年代,科学家们希望在无线电波环境被完全破坏之前,他们能够真正地观察最初的宇宙,了解宇宙结构的形成和演化,并促进相关科学研究的突破。只有大型射电望远镜才能帮助人类实现这个梦想。

    在这种背景下,中国天文学家于1994年提议在贵州喀斯特洼地建造一个大型射电望远镜,形成了中国“天眼”的最初构想

    从前期研究到完成花了22年时间。中国老幼三代科技人员克服了前所未有的关键技术、迫切需要解决关键材料的关键问题、核心技术封锁等困难。在射电望远镜孔径、灵敏度、分辨率和卫星探测速度等关键指标上全面超过国际先进水平。

    “20多年前,国家实力和工业技术几乎无法支持这样一个大型望远镜项目。 今天,我们不仅实现了世界上最大直径和最原始的有源反射器技术,还推动了天线制造、微波电子、并联机器人、大跨度结构等相关技术的发展。 “彭波,500米球形射电望远镜项目的副经理,从前期研究开始就参与了这个项目,他说

    2010年8月,“天眼”项目建设前夕,该团队收到哈尔滨工业大学的消息,称之前做的所有有线网络实验都失败了。 “中国用于斜拉桥的顶部缆索的标准强度为200兆帕,抗弯能力为200万。它在“天眼”测试中被打破了。 进料支撑系统总工程师孙蔡红表示,根据设计要求,“天眼”需要一根强度为500兆帕、抗200万弯曲的钢缆,这意味着材料技术将提高到国家标准的2.5倍。

    当时,刚到天文台研究电缆网疲劳问题的博士生江鹏下了“军令”。经过一年半的艰苦技术研究,他完成了索网位移策略的优化和疲劳性能评估,降低了索网位移应力幅度,并与柳州欧威机械有限公司合作开发出最终满足要求的索。

    美国阿雷西博望远镜的进料平台重1000吨,几乎等于将平台架设在固定轨道的一半空处。这种设计有利于饲料的定位,但减少了观察角度。

    国家天文台副台长郑小年表示,中国的“天眼”采用了光缆支撑馈电平台方案,将馈电舱的重量减轻到30吨,覆盖的天顶角是美国望远镜的两倍,最终实现毫米级高精度定位,同时通过并联机器人的二次调整降低了建设成本。

    然而,可变形的反射表面和可移动的进给舱带来了新的问题。用于传输“天眼”信号的光缆应能承受66,000次拉伸,5年内信号衰减应小于0.1分贝,而国家标准仅为1,000次和0.2分贝,国外相关技术受阻。

    饲料支持系统副总工程师潘高峰表示,烽火通信科技有限公司和北京邮电大学林忠教授的团队参与了光缆的开发。 当时,烽火通信的生产线都饱和了。一条生产线的日生产能力为40公里,每次生产200米测试光缆需要两天时间来来回调整配方过程。 林忠教授不仅为设计提供了大量的技术研究,还坚持在除夕去实验室记录测试数据,以确保测试周期不会中断。

    “经过多次测试和四年时间,最终在‘天眼’中使用的移动光缆能够经受反复弯曲、缠绕和扭曲等力学性能和恶劣自然环境的测试,满足设计要求,但项目研发经费预算只有300万元 “500米球形射电望远镜项目首席技术专家王其明表示,许多其他参与企业和科研机构已经开始从社会责任的角度支持大型科学项目,并将经济效益放在首位。

    “天眼”项目是一项复杂的系统工程,除了反射镜、馈电舱和接收器等核心系统外,还包括复杂的综合布线项目和数据处理系统。 “高灵敏度”和“来自宇宙的更多信息”也意味着海量数据存储和复杂的计算要求。

    中国“天眼”作为射电天文学界的重要突破,其对数据存储与计算的需要同样也是“天文级”的。短期内“天眼”的计算性能需求至少需达到每秒200万亿次以上,存储容量需求达到10PB以上。而随着时间推移和科学任务的深入,其对计算性能和存储容量的需求将爆炸式增长。

    由曙光公司打造的超算中心的接入,就像是给“天眼”连接上了计算“大脑”,将其探测到的未知信息处理成人类可解读的内容。

    据曙光公司总裁历军透露,超算系统全部建成后,将以更高效能的数据存储、分发、计算和分析全力支撑“天眼”高灵敏度、高性能的天文观测。

    中科院国家天文台台长严俊说,中国“天眼”的研制和建设,体现了我国自主创新能力,由最初不到5人的研究小组发展到上百人的团队,工程建设凝聚了国内100多家单位的力量,实现了我国大科学工程由跟踪模仿到集成创新的跨越,将为我国射电天文多个研究领域和自然科学相关领域提供重大发现的机会。(记者 齐健 王丽 骆飞 白国龙)

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