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定位揭秘 | 世界最大射电望远镜“视网膜”的守护者

定位揭秘 | 世界最大射电望远镜“视网膜”的守护者 中海达讯
2018-04-18
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导读:馈源毫米级动态跟踪测量,让“天眼”更精准“看到”绚烂星空

上期我们为大家揭晓了

“天眼”前世今生和测量梦之队

今天,我们继续和大家唠唠“天眼”测量


“天眼”如何“睁眼”

很多人只知道“天眼”很大很大

但谈到“天眼”是如何工作

大部分人也是一知半解

我们先了解“天眼”如何睁开眼睛吧!

2分33秒即可看完

视频来源:科普中国(版权归原单位所有)


视频看完之后,好多专业术语不好理解?

别急,小编这就来解释

视频中提到的馈源是指

“天眼”用来接受宇宙信号的装置系统

馈源舱则是用于安放这个系统的装置


FAST馈源支撑系统总指挥孙才红

曾这样形象地形容“天眼”和馈源的关系:

如果把FAST比作一只眼睛

那么馈源就相当于它的视网膜

所有收集到的宇宙信号都要汇集到这里


图中心为“天眼”馈源舱

  

“天眼”视力如何解决

从视频中我们可以看到

“天眼”每块反射面的背后都有钢索牵拉

可以随着天体的移动调整瞬时抛物面方向

馈源舱也要随之一同运动以采集反馈信息


如何实现馈源舱大范围

高精度动态跟踪测量?

如何让“天眼”拥有超高视力?

这是中国“天眼”测绘工程师

面临的第一个国际难题!



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这难不倒中国测量梦之队

设计文件明确规定馈源定位精度为4毫米

为了准确模拟“天眼”视网膜的运动轨迹

他们在50米口径馈源模型

捕捉馈源实时位置和姿态

模型实验效果理想


但是由悬索和馈源舱组成的舱索结构

具有非线性、大滞后

大惯性和弱刚度等特性

工作中难免受到风荷等外界干扰

仅靠悬索控制很难使馈源舱

达到指标要求的毫米级动态定位精度

因此,“天眼”的视力还需要精确调整


  

 “天眼”视力如何提高  

这支梦之队继续啃这块“硬骨头

在索拖动系统的基础上

采用并联机构平台实现粗精两次调节

6根悬索对馈源舱实现粗调节

安装在馈源舱内的Stewart平台实现精调节


为了论证这个办法可行性

他们在另一个清华50米馈源模型

采用索驱动小车的方案

进一步验证二次精调平台对测量的要求

检测出来的动态定位精度大约在2毫米



这些宝贵的实验数据

让他们在“天眼”实地馈源测量信心倍增

他们利用高精度测量机器人技术

实时对馈源运动进行跟踪测量

保证了FAST馈源系统的正常竣工调试



目前“天眼”进入到运行调试阶段

他们的工作也并没有停止

他们正在研制基于精密激光测距信息

与惯性测量单元融合系统

实现“天眼”3毫米精度指标

 “天眼”可以更精准“看到”绚烂星空


 

“天眼”能看多远?

作为世界上最大的射电望远镜

“天眼”比此前世界最大的

美国阿雷西博天文望远镜

观测面积大幅增加,灵敏度提高了2.25

德国波恩的100米射电望远镜相比

灵敏度更是提高约10


FAST有能力探索上百亿光年外的宇宙

也就是说,将观测延伸至已知宇宙的边缘

重现宇宙早期图像



中国测量梦之队

在“天眼”测量中一路攻关克难

最终实现馈源毫米级动态跟踪测量


接下来

在相当于30个标准足球场大小的

“天眼”反射面测量任务中

在国际上没有现成技术可利用的情况下

他们又如何一路打怪升级,一步步化险为夷?


今天先聊到这儿

下期我们继续为您揭秘

超级工程之“天眼”测量故事

敬请期待!


文 | 沈峰

点击阅读原文,即可深度阅读「FAST测量:让“中国天眼”睁眼“看”宇宙全文


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