超级天眼"眼珠"定位技术源自西安电子科技大学

2016年09月27日08:25  来源:西安晚报
 
原标题:超级天眼"眼珠"定位技术源自西安电子科技大学

9月25日,有着“超级天眼”之称的中国自主创新的世界上最大的天文望远镜FAST在贵州平塘县正式启用,将在日地环境研究、搜寻地外文明等方面发挥不可替代的作用。这只“超级天眼”的创新设计方案为西安电子科技大学首提,“超级天眼”的“眼珠”定位技术也源自该校。

回顾FAST诞生历程就会发现蕴藏其中的西电科大智慧。FAST选址确定后,在1995年召开的第三届国际大射电望远镜工作组会议上,西电科大教授段宝岩做了关于大射电望远镜馈源支撑的光机电一体化创新设计的报告。新方案以光机电一体化技术代替了传统的纯机械技术,以软件代替了硬件,结构形式大大简化,降低了工程造价,使大射电望远镜阵工程的实现成为可能,被同行称为“变革式的创新设计”。这一光机电一体化馈源索支撑方案与利用贵州喀斯特地形建造射电望远镜、创新性的主动球反射面一起,被誉为FAST工程的三大创新。

FAST坐落在一个球形洼坑中。如果说球形洼坑是这只“观天巨眼”的“眼窝”,那么由悬索支撑的馈源舱与馈源就是“观天巨眼”的“眼珠”。段宝岩表示,FAST实际使用的馈源舱装置虽然与西电科大50米模型略有不同,但核心原理却是一致的,那就是利用Stewart平台对馈源进行粗精两次调节。可以说,FAST的“眼珠”定位技术正是源自西电科大。

在段宝岩团队创新设计方案中,首次将动态悬索应用于望远镜馈源的结构支撑,解决了工程实施和造价问题,但就如何突破关键技术实现射电望远镜要求的总体性能,则成为另一项挑战。

于是,段宝岩团队提出了粗、精两级调节来实现馈源高精度动态定位定姿的方案。首先通过6根悬索对馈源舱实现粗调节,再通过安装在馈源舱内的Stewart平台实现精调节。研究团队还首次提出并联宏-微机器人概念,宏机器人系统为6根悬索驱动的馈源舱,完成馈源的大范围跟踪,保证馈源舱的误差在50厘米内;微机器人为6自由度Stewart平台,实现馈源的精确定位,也就是4毫米。

在进行500米实际工程前的十几年间,段宝岩团队搭建了5米、50米等3个缩比验证模型,对工程实施中将用到的相关技术进行反复验证。段宝岩表示,FAST将通过观测更深远、更清晰的宇宙,在最热的脉冲星领域以及引力波探测等方面为中国科学家带来前所未有的机遇。而这些不同比例的模型,为FAST建设扫清了技术障碍,为它的实际建造积累了工程经验。

(责编:谷妍、王丽)