刊登日期 : 2021-07-31
射电望远镜是人们探索宇宙的“眼睛”，其口径越大，“视野”越广；灵敏度愈高，“视力”愈好。目前全世界最大、最灵敏的500米口径球面射电望远镜（FAST），坐落于贵州喀斯特天坑中，被称为中国的“天眼”。这个重逾万吨的“中国天眼”，是怎样被安放在群山之间，又如何保证“视力”卓绝？数千名中国科学家、工程师和一线工人，用9年时间解答出了这道世界难题。
这个难题险令中国天眼“搁浅”
科学界有句话叫“百米极限”，即口径超过百米的射电望远镜，实现高精度是世界难题。“中国天眼”口径达到500米，精度达到了毫米级，最重要的一项关键技术就是独特的“索网结构”。
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4,450块反射面板组成的反射面，如同“天眼”的视网膜；由近9,000根钢索织成的索网，就如同肌肉和神经，将整个反射面板悬空固定，并控制其变换形状，可以“无死角”捕捉来自宇宙的讯号。
“这是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的索网工程”，FAST总工程师姜鹏表示。
要实现反射面板的变形，组成索网的钢索，对抗疲劳性能要求极高，最大工作应力幅要达到500MPa，是国家标准的2.5倍，也就是每一根钢索，需要承受31吨至94吨的拉力变化。当时全世界同类钢索最高应力幅也只有250MPa，国内外都没有可借鉴的经验。在2010年、FAST开工前一年，索网实验的失败，险些让“天眼”工程搁浅。
中国天眼钢索实验：从1次到200万次
姜鹏对当年的“索网攻关”记忆犹新，形容“可能是有史以来最系统、最大规模的索疲劳试验”。他回忆，时任FAST总工程师、被称为中国“天眼之父”的南仁东，为找到合适的钢索，跑遍了大半个中国，一度每天只睡4个小时。
当时现成的钢索基本一拉就断，经过近百次失败和不断改进，团队终于研制出了超高耐疲劳钢索，在200万次回圈载入条件下可达500MPa应力幅，“国际上尚无先例”。
在落差150米、地形复杂的喀斯特天坑安装“索网”，也是史无前例的工程。
姜鹏形容，索网的成功安装，背后是几千名一线工人的血汗，“六千多根钢索，装错一根都不行。大型机械进不去，洞都靠人工挖，最深的洞38米，掉下一个小石子就会非常危险。”
中国天眼建设 获69项专利
从2011年开工建设，2016年建成启用，到2020年1月通过国家验收——9年时间里，中国科学家、工程师们攻克了无数难题，从专利数量可见一斑：发表论文300余篇，获得第一专利权人的授权专利69项，其中发明专利39项，实用新型专利30项。
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通过国家验收后，“中国天眼”将全力投入科学观测。“希望它的科学成就比工程成就更大，这才是我们期待的结果。”姜鹏说。
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