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“中國天眼”重大發現背后 兩大關鍵系統“點睛”

2022年06月15日09:17 | 來源:人民網
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人民網北京6月15日電 (記者趙竹青)近日,“中國天眼”FAST(500米口徑球面射電望遠鏡)發現了全球首例持續活躍的快速射電暴,為構建快速射電暴的演化模型、理解這一劇烈宇宙神秘現象打下了基礎。FAST高靈敏的觀測精度是如何實現的?記者採訪了相關專家。

首先,FAST能將地面接收到的宇宙微弱信號匯聚到一起,依靠的是復雜而精密的反射面單元。

FAST反射面系統總設計師、中國電科54所高級工程師鄭元鵬告訴記者,作為決定FAST探測能力和精度的核心要素,反射面面板看起來像一口“超級大鍋”,由4450塊反射面單元組成,每塊單元又由100塊直徑大約1.1米的面板子單元拼裝而成。反射面單元安裝在像蜘蛛網一樣的索網上,索網的每個節點連接一個促動器,需要觀測某一區域的時候,促動器會帶動相關的反射面單元在“大鍋”上形成一個直徑300米的拋物面,就好像是“大鍋”上的一個“小碗”。

“當觀測區域變化的時候,促動器會隨之帶動反射面單元形成千變萬化的‘小碗’,擴大觀天的范圍,提高信號的接收廣度。”鄭元鵬說。

同時,信號接收的質量,依賴於高精度的饋源艙系統。

如果說FAST是觀測深空的巨眼,那麼,饋源艙就猶如這隻眼睛的瞳孔。懸挂半空、可移動的饋源艙,是“中國天眼”的一大創舉。

當接收宇宙微弱的射電信號時,每個“小碗”收集到的信號,都要通過饋源艙來聚焦。要完成觀天任務,4450塊反射面單元就要根據觀測對象形成適合觀測的拋物面。

“饋源艙處於每個拋物面的焦點位置,其作用就是聚焦反射面收集到的信號,支撐天文學家開展高靈敏度太空觀測任務。”FAST饋源艙系統總設計師、中國電科54所高級工程師李建軍介紹,反射面在觀測天體運動中的變形,會帶來拋物面的形狀和焦點位置的變化,饋源艙位置也必須隨之而動。

饋源艙看起來就像懸挂在“大鍋”之上的“果子”,而實際上,它是一個直徑13米、高6米的“大家伙”。當“大鍋”變形時,“果子”既要實現柔性懸挂下瞬間移動到焦點上,又得讓“果子”裡的接收機紋絲不動。經過千百次試驗,最終李建軍團隊實現了“果子”移動如風,但接收機仍然巋然不動。

“由於饋源艙是一個集多種技術於一體的光機電一體化綜合系統,因此不可避免的會有更多電磁信號的輻射。”李建軍介紹,饋源艙在設計和性能上經過優化,不僅重量輕,而且具有很高的屏蔽功能,為深空觀測提供了更加純粹的電磁空間。

(責編:趙竹青、呂騫)

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