建设难题
1、500米口径球面射电望远镜全新的设计理念带来了极大的技术挑战;巨大的反射面能根据天体的目标位置实时地主动调节形状,在观测方向上需形成300米直径的瞬时抛物面;
2、30吨的馈源舱在140米的高空、206米的范围内,利用六根钢索进行高精度控制。
3、反射面和馈源舱须在公里级的尺度上实现毫米级的动态控制精度。
4、巨大工程体量、超高精度要求及特殊的工作方式,造就了FAST前所未有的技术挑战。
技术突破
500米口径球面射电望远镜与当下同类大口径射电望远镜相比,它的独到之处为:
1、利用地球上的优良台址贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址。
2、自主发明主动变形反射面,在观测方向形成300米口径瞬时抛物面汇聚电磁波,在地面改正球差,实现宽带和全偏振。
3、采用光机电一体化技术,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人,实现望远镜接收机的高精度指向跟踪,并将万吨平台降至几十吨 。
技术创新
1、索网作为当下世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系;
2、总面积25万平方米的主动反射面系统由4450块反射面单元组成,每块反射面又由100块铆接式铝制冲孔小面板拼接而成,不但减少重量,并可使雨水渗漏,阳光透过,以保证地面植被正常生长;
3、“馈源舱支撑系统”的支撑方式。馈源舱支撑系统采用柔索支撑的方式,由支撑塔、索驱动、馈源舱、舱停靠平台这四个子系统构成主体部分,突破了传统射电望远镜馈源舱与反射面相对固定的刚体支撑模式 。
科技创新
1、创建了超大型射电望远镜的新系统,即主动反射面、馈源支撑等系统,实现了500米的口径反射面主动变位和馈源舱高精度定位,是射电望远镜建造技术的重大突破。
2、提出了适应山区复杂地形的圈梁支承形式,发明了索网形态分析的目标位形初应变补偿法,研究了主动变位的索网疲劳性能,实现了FAST大尺度、超高精度及主动变位等创新性结构设计。
3、研制了500兆帕超高应力幅及毫米级精度的结构钢索,发明了多种大跨度、高精度施工工法,突破了现场极其苛刻的复杂场地限制,实现了建设完成跨度极大、精度极高的望远镜主体结构。
4、发明了大尺度、高精度、高动态测量控制与安全评估技术,实现了提供反射面高精度位置信息和全天候、高精度、大尺度高采样率的馈源支撑动态测量。
5、在管理创新方面,采用了全过程工程咨询模式,开创了“十字形”交叉管理系统和“五维一体”的项目管理方式,实现了节能、绿色、环保等管理体系的有机融合,开启了大科学工程建设管理的新模式 。
技术名称 |
所获奖项 |
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《500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践》 |
2015年度中国钢结构协会科学技术奖特等奖 |
2016年度北京市科学技术奖一等奖 |
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《500MPa应力幅耐疲劳高精度索网关键技术的研究与应用》 |
2016年度广西壮族自治区科学技术奖技术发明奖一等奖 |
《大芯数、超稳定、弯曲可动光缆关键技术研究及产业化》 |
2017年度贵州省科学技术进步奖二等奖 |
《500m口径射电望远镜柔性并联索驱动系统技术及装备》 |
2018年度辽宁省科学技术进步奖一等奖 |
《大跨度结构技术创新与工程应用》 |
2019年度中国国家科技进步奖二等奖 |
参考资料: |
项目名称 |
所获奖项 |
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FAST工程咨询项目 |
2018年度菲迪克工程奖 |
500米口径球面射电望远镜(FAST)工程 |
2017年度中国建筑金属结构协会第十二届第二批中国钢结构金奖 |
2017年度贵州省住房和城乡建设厅贵州省黄果树杯优质工程奖 |
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2018年度贵州省优秀工程勘察设计评选委员会贵州省优秀工程勘察设计奖一等奖 |
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2018年度英国结构工程师学会杰出结构大奖 |
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2018至2019年度中国建筑业协会中国建设工程鲁班奖(国家优质工程) |
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2019年度中国勘察设计协会行业优秀勘察设计奖“优秀工程勘察与岩土工程”一等奖 |
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2020年至2021年度第十八届中国土木工程詹天佑奖 |
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参考资料: |
截至2021年5月,500米口径球面射电望远镜发现脉冲星逾370颗,并在快速射电暴等研究领域取得系列重大突破 。