A 題 “FAST”主動反射面的形狀調節
中國天眼——500 米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,簡稱 FAST),是我國具有自主知識產權的目前世界上單口徑最大、靈敏度最高的射電望遠鏡,它的落成啟用,對我國在科學前沿實作重大原創突破、加快創新驅動發展具有重要意義,
FAST 由主動反射面、信號接收系統(饋源艙)以及相關的控制、測量和支承系統組成(如圖 1 所示),其中主動反射面系統是由主索網、反射面板、下拉索、促動器及支承結構等主要部件構成的一個可調節球面,主索網由柔性主索按照短程線三角網格方式構成,用于支承反射面板(含背架結構),每個三角網格上安裝一塊反射面板,整個索網固定在周邊支承結構上,每個主索節點連接一根下拉索,下拉索下端與固定在地表的促動器連接,實作對主索網的形態控制,反射面板間有一定縫隙,能夠確保反射面板在變位時不會被擠壓、拉扯而變形,索網整體結構、反射面板及其連接示意圖見圖 2 和圖 3,
主動反射面可分為兩個狀態:基準態和作業態,基準態時反射面為半徑約 300 米、口徑為500 米的球面(基準球面);作業態時反射面的形狀被調節為一個 300 米口徑的近似旋轉拋物面(作業拋物面),圖 4 是 FAST 在觀測時的剖面示意圖,C 點是基準球面的球心,饋源艙接收平面的中心只能在與基準球面同心的一個球面(焦面)上移動,兩同心球面的半徑差為 F=0.466R(其中 R 為基準球面半徑,稱 F/R 為焦徑比),饋源艙接收信號的有效區域為直徑 1 米的中心圓盤,當 FAST 觀測某個方向的天體目標 S 時,饋源艙接收平面的中心被移動到直線 SC 與焦面的交點 P 處,調節基準球面上的部分反射面板形成以直線 SC 為對稱軸、以 P 為焦點的近似旋轉
拋物面,從而將來自目標天體的平行電磁波反射匯聚到饋源艙的有效區域,
完成,下拉索長度固定,促動器沿基準球面徑向安裝,其底端固定在地面,頂端可沿基準球面徑向伸縮來完成下拉索的調節,從而調節反射面板的位置,最終形成作業拋物面,
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