二、“天眼”中的科技

“天眼”工程體現(xiàn)了大國(guó)的綜合實(shí)力，從一個(gè)方面反映了我國(guó)已達(dá)到的科學(xué)技術(shù)與工程水平。那么，我們看FAST工程所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)。

一是工程結(jié)構(gòu)技術(shù)。FAST索網(wǎng)是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這個(gè)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的模型，跟家里使用的衛(wèi)星天線有點(diǎn)類似，有一個(gè)大鍋形狀的接收器，叫做饋源艙。FAST一共用了6670根主索和2225根下拉索，拼出“天眼”索網(wǎng)，拉起饋源艙，僅圈梁、索網(wǎng)和支撐饋源艙的6座高塔就用掉1萬(wàn)多噸鋼材。而且索網(wǎng)上鑲嵌著4450塊反射板，每塊邊長(zhǎng) 10.4—12.4米，單元重427—482.5公斤，厚度約1.3毫米，共用2000多噸鋁合金。所以，這個(gè)工程量是很大的，這是世界上第一個(gè)采用變位工作方式的索網(wǎng)體系。

二是制造和安裝技術(shù)。射電望遠(yuǎn)鏡是通過(guò)天線鍋（反射面）來(lái)接收信號(hào)的。通過(guò)反射面的反射聚焦，把信號(hào)聚攏到一點(diǎn)上，提供給饋源接收機(jī)。FAST的主動(dòng)反射面大約25萬(wàn)平方米，相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)的面積。安裝直徑500米的反射面，需要制造和安裝巨大的索網(wǎng)。中國(guó)這些年建了很多世界一流的工程，其中規(guī)模最大的鋼拉懸索橋，在原理上和這個(gè)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)類似。所以在技術(shù)上，我們不僅是成熟、先進(jìn)的，而且是世界領(lǐng)先的。

三是激光定位系統(tǒng)。大鍋僅僅制造和安裝好是不夠的，還需要能夠移動(dòng)調(diào)整。美國(guó)“阿雷西博”望遠(yuǎn)鏡是固定在地面上不動(dòng)的，也就是說(shuō)它的觀測(cè)方向是固定的，而FAST可以變形。FAST由4450塊反射板拼成一個(gè)巨大的球面，由與索網(wǎng)相連的2000多個(gè)小電機(jī)控制，通過(guò)激光定位系統(tǒng)控制索網(wǎng)的形狀，從而變換天線的方向。這個(gè)定位精確到毫米。這樣，我們就能夠跟蹤一些天體的運(yùn)行情況。FAST每塊反射板的背后都由鋼索牽拉，可以隨著天體的移動(dòng)來(lái)調(diào)整瞬時(shí)拋物面的方向，從而控制FAST的核心部件——30噸重“饋源艙”，如何用鋼索驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)饋源艙的大范圍、高精度空間定位，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。

四是驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。FAST項(xiàng)目核心部件饋源艙的主控制系統(tǒng)是 6索并聯(lián)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以控制饋源艙進(jìn)行姿態(tài)、位置調(diào)整，精確地達(dá)到反射面的焦點(diǎn)位置，使饋源艙獲取信號(hào)能力達(dá)到最佳。

由這樣幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)所構(gòu)成的射電望遠(yuǎn)鏡，國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)為，未來(lái)20年到30年，F(xiàn)AST都能夠保持世界一流設(shè)備的地位。

那么，F(xiàn)AST要把覆蓋30個(gè)足球場(chǎng)的信號(hào)聚集在一個(gè)藥片大小的空間里，接收無(wú)線電信號(hào)的饋源艙定位需要控制在毫米級(jí)的水平。驅(qū)動(dòng)饋源艙在距離地面高140—180米、直徑為207米的空中球冠面上運(yùn)動(dòng)，每一部分的位移都要控制在毫米級(jí)。這種精細(xì)控制保證了FAST的高靈敏度將比德國(guó)的“埃菲爾斯伯格”提高約10倍，綜合性能將比美國(guó)“阿雷西博”提高約10倍。在技術(shù)上，也是世界先進(jìn)的。

FAST是中科院承擔(dān)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程之一。國(guó)家在“十一五”時(shí)期、“十二五”時(shí)期連續(xù)投入大量資金，進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究和積累。其中，F(xiàn)AST圈索及索網(wǎng)工程獲“中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”特等獎(jiǎng)。專家認(rèn)為，F(xiàn)AST索網(wǎng)制造和安裝總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，高應(yīng)力幅索的研發(fā)和高精度制造達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

我們簡(jiǎn)要介紹了500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡的一些技術(shù)情況，制造這樣一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡不僅需要技術(shù)，還要有一系列的科學(xué)研究來(lái)支撐。所以我們講，這個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的建造、施工和安裝全面體現(xiàn)了我國(guó)科學(xué)技術(shù)的水平。