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500米口径球面射电望远镜总体建设

2022/07/16126 作者:佚名
导读:500米口径球面射电望远镜建设内容 500米口径球面射电望远镜主要六项建设内容为: 主要建设内容 台址勘察与开挖 勘察台址工程地质和水文地质条件,开挖清理洼地,使其满足望远镜建设的需要。 主动反射面 建设8895根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构,口径约500米,球冠张角120度,变形抛物面的均方差为5毫米 馈源支撑 建设公里尺度的钢索支撑体系,在馈源舱内安装并联机器人用于二级调整,最

500米口径球面射电望远镜建设内容

500米口径球面射电望远镜主要六项建设内容为:

主要建设内容

台址勘察与开挖

勘察台址工程地质和水文地质条件,开挖清理洼地,使其满足望远镜建设的需要。

主动反射面

建设8895根钢索和4450个反射单元组成的球冠型索膜结构,口径约500米,球冠张角120度,变形抛物面的均方差为5毫米

馈源支撑

建设公里尺度的钢索支撑体系,在馈源舱内安装并联机器人用于二级调整,最终调整定位精度为10毫米。

测量与控制

建设洼地中基准网和基准站,激光全站仪和GPS测量系统,百米距离测量精度2毫米。采用总线及多层控制技术实现数千点自动控制和望远镜协调运行。

接收机与终端

根据FAST科学目标,工作频率覆盖70兆赫至3吉赫。研制馈源(其中包括19波束多波束馈源)、低噪声致冷放大器、宽频带数字中频传输设备、高稳定度的时钟和高精度的频率标准设备等。配置多用途数字天文终端设备。

观测基地建设

建立望远镜观测室、终端设备室、数据处理中心、各关键技术实验室、办公楼和综合服务体系等;用以对数据进行接受、传输、处理、存储等。

参考资料:

500米口径球面射电望远镜系统构成

500米口径球面射电望远镜主要由三个控制系统,主要为:

系统名称

系统介绍

望远镜总控系统

用于协调和控制各子系统,监测各部件运行状态,排除故障,收集、记录运行数据,并提供统一时间标准,使望远镜能按计划进行天文观测。

馈源支撑整体控制系统

作为500米口径球面射电望远镜中枢,主要功能为馈源支撑测量数据处理、天文轨迹规划、馈源支撑整体控制和系统校时。

主动反射面控制系统

根据天文轨迹规划和测量数据,通过调整促动器的伸长量来控制反射面节点位置,形成位置和面型准确的抛物面。

参考资料:

500米口径球面射电望远镜结构设计

结构设计

反射面

反射面单元

①反射面单元主要由面板单元、背架、调整装置、连接机构等组成。

②通过促动器和索网的主动控制在观测方向形成300米口径瞬时抛物面以汇聚电磁波,从而实现天文观测。

③反射面总面积为25平方米,其中反射单元共计4450块。

地锚

地锚是促动器的基础,也是万源街反射面实现变位工作的基准。

索网

总体

①索网结构是500米口径球面射电望远镜的主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。

②索网可采取主动变位的独特工作方式,根据观测天体的方位,利用促动器控制下拉索,在500米口径反射面的不同区域形成直径为300米的抛物面,以实现天体观测。

圈梁

圈梁是索网的支承结构,包括承台基础、格构柱及环梁。

舱停靠平台

舱停靠平台位于主动反射面中心底部,是馈源舱安装、人港停靠、维护、检测平台,也是安装、更换索驱动缆索的平台。

液压促动器

反射面液压促动器在上位控制系统的控制下,通过液压促动器活塞杆的伸缩来实现精确定位、协同运动,通过调整下拉索下端的位置,从而间接同步调整索网节点位置,实时实现满足拟合精度的300米口径瞬时抛物面,实现天文观测的跟踪、换源等要求。

馈源

索驱动

①由驱动机各构、导向机构、缆索装置、控制系统、设备基础及其他供附属设施组成。

②实现了馈源舱轻型化的目的,突破了传统射电望远镜中馈源与反射面相对固定的刚性支撑模式,极大地降低了馈源支撑结构的重量和尺寸,减少了对射电望远镜无线电波的遮挡

馈源舱

馈源舱即安放馈源系统的舱体,主要包括星形框架、AB轴机构、多波束接收机转向装置舱罩和其他附属设施。

馈源支撑塔

①500米口径球面射电望远镜的馈源支撑系统的主体承载结构,是钢索承载和驱动的依托支架,并为塔顶导向滑轮提供足够刚性的支撑平台,保证驱动钢索能够牵引馈源舱在预定轨迹上运动。

②馈源支撑塔包含六基钢管塔,塔顶承载数十吨量级周期性缓慢变化的钢索拉力。六基钢管塔高度均超过100米,馈源支撑塔共有24个塔腿基础,分为嵌固式基础和桩基础两种,其中桩基础最大埋深为36米。

其他

测量基墩

①500米口径球面射电望远镜的测量与控制系统的主体建筑。

②通过在大窝凼洼地内建造24个伸出反射面的基墩,为高精度测量仪器提供稳定可靠的安装平台,完成对反射面节点位置和馈源舱位姿测量,为反射面和馈源支撑控制提供测量数据。

观测基地

为500米口径球面射电望远镜提供建设、运行和维护基础保障。

线路线缆

是500米口径球面射电望远镜的神经网络,是所有指令信号、数据传输、动力传输的通道,是FAST高效运行的保障。

参考资料:

500米口径球面射电望远镜技术指标

技术指标

占地面积

260000平方米

球反射面

半径:300米,口径:500米,球冠张角:110至120度

照明口径

300米

焦比

0.467

天空覆盖

天顶角:40度,可跟踪时间:4至6小时

工作频率

70兆赫至3赫兹

灵敏度(L波段)

天线有效面积与系统噪声温度至比:200平方米/开,系统噪声温度:20开

多波束(L波段)

19个

换源时间

<10分钟

跟踪精度

8"

参考资料:

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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