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参建世界最大射电望远镜 杭州萧山东南网架为“天眼”插上翅膀

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正在建设中的世界最大射电望远镜。

过几天,李之硕又将去贵州了,虽然在这边过年,但是他心里最牵挂的还是贵州的“天眼”项目。李之硕是浙江东南网架的高级工程师,“天眼”指的就是正在建设中的世界最大射电望远镜,也是国家九大科技基础设施之一。

今年4月底,“天眼”的反射面单元将全部完成,而这些反射面背架全部是由萧山本土钢结构企业东南网架承建的。

据悉,萧山东南网架参建这个世界最大射电望远镜,主要做了4450多块反射面背架,每块重达200公斤,需要4个工人才能抬得动。据说这个天文望远镜已经酝酿了七八年,凝聚了中国顶级科技力量,展现了大国实力,今年9月完工后将正式探寻外来文明。

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一个世界最大的望远镜

据悉,虽然还在建设中,但是这架射电望远镜已经让目前的世界纪录保持者、设在波多黎各的阿雷西博天文台的300米口径望远镜相形见绌。射电望远镜的口径达到了500米,共斥资12亿元人民币,2011年在贵州动工,预计将于今年9月完工。

“中国500米口径球面射电望远镜在设计时充分利用了贵州独一无二的天然喀斯特洼地地形的优势,它的设计综合体现了我国高技术创新能力,”现任中国科学院国家天文台FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东说。“它将在基础研究领域提供众多发现和突破的机遇,也将推动众多高科技领域的发展。同时,建造这座望远镜也开创了建造巨型射电望远镜的新模式。在未来的20至30年中都将保持世界领先地位,成为世人瞩目的宏伟科学景观。”

据悉,这座望远镜的主要科学目标包括巡视宇宙中的中性氢以探索宇宙的起源及演化、进行脉冲星观测以研究极端状态下的物质结构和规律、还有可能获得天体超精细结构、探测星际分子以研究恒星形成及演化、探索太空生命起源以及搜索星际通讯信号以寻找地外文明等。

中国500米口径球面射电望远镜的建成,不仅将给国内科学家提供了高灵敏度的天文设备,带来更多的前沿突破的机遇,对国际天文学研究领域也会有一定的显示度。李之硕介绍说。

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4450多块反射面,每块重达200公斤

反射面单元设计与制造项目是东南网架与中国电子科技集团第五十四所的一个合作项目。在该项目中,第五十四所负责望远镜反射面面板,而东南网架要制造的正是接收面板需要的巨大的背架单元。该背架设计难度大,精准要求高。

“如果把整个射电望远镜比作一个锅面,吊装到索网上最终安装的是反射面单元,它由背架和反射面面板两部分组成。东南做的铝合金网架就是背架,五十四所做的是反射面面板。”李之硕形象地打了个比喻,把反射面单元放到索网里,犹如在锅里贴饼子。目前,已有3200块反射面单元安装好了,还有1200多块预计将于今年4月份安装完毕。

4450多块反射面单元,每个重达200公斤,周长在8至12米左右,面积相当于一个房间的大小,需要4个工人才抬得动。

一旦投入运行,这4000多块反射面单元最终将形成30个足球场大小的锅型反射面,灵敏地接受电磁波,探索神秘而深邃的宇宙。

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一个重点尖端项目带动多项创新

这一项目,促使东南网架成功研发了多项铝合金网架新产品、新工艺,定制了新设备,也使总面积达25万平方米的国内最大铝合金网架结构由理论设想逐步走向现实。

李之硕介绍说,这个世界最大的射电望远镜的建设凝聚了国内很多科学家的智慧,是展示大国实力的最好说明。东南网架作为参建公司之一,从七八年前就开始关注这个项目。“比如说一块铝合金背架,我们投入的科研时间长达七八年之久。”东南网架设计院一位设计师说。

原来,东南网架一直致力于铝合金网架的研发,而500米口径球面射电望远镜项目起到了催化剂的作用,加快了东南网架的研发进度。

贵州天气多变,经常下雨,因此在金属的选择上,射电望远镜项目要求背架结构自重轻、耐腐蚀性高,材质上首选铝合金。

据测算,铝合金网架每平方米自重为4公斤左右,而钢结构网架的自重为每平方米20公斤以上,且铝合金更耐腐蚀。

此外,围绕如何在不使用焊接技术的前提下将铝合金背架拼装在一起,东南网架开始了长达数年的产品和技术研发。

经过无数次试验,东南网架最终发明了铝合金网架铆接工艺。铆接工艺的核心是杆件与封板的连接,一根根铝合金管通过专用铆接设备,与封板铆接在一起,36个螺栓球、120个杆件最终形成一个铝合金背架,不仅自重轻耐腐蚀,且承载力强。

东南网架将这一新产品称之为新型铝合金螺栓球节点项目,并成功申请了实用新型专利。

此外,为了控制产品的加工和安装精度,东南网架定制了新设备,成立了数控加工中心,通过计算机编程精确控制,自动化加工线可以将产品精度提高3倍。

目前,这套铝合金螺栓球网架施工方法已成功申请发明专利。

针对该项目的众多科研成果及专利技术,东南网架正在补充完善,作为国内钢结构行业的领军企业,东南网架希望此项目积累下来的研究成果对整个钢结构行业的转型升级,起到积极的促进作用。