高志前：中国“天眼”：射电望远镜的创新意义（4）

二、“天眼”中的科技

“天眼”工程体现了大国的综合实力，从一个方面反映了我国已达到的科学技术与工程水平。那么，我们看FAST工程所涉及的一些关键技术。

一是工程结构技术。FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构。这个索网结构的模型，跟家里使用的卫星天线有点类似，有一个大锅形状的接收器，叫做馈源舱。FAST一共用了6670根主索和2225根下拉索，拼出“天眼”索网，拉起馈源舱，仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材。而且索网上镶嵌着4450块反射板，每块边长 10.4—12.4米，单元重427—482.5公斤，厚度约1.3毫米，共用2000多吨铝合金。所以，这个工程量是很大的，这是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。

二是制造和安装技术。射电望远镜是通过天线锅（反射面）来接收信号的。通过反射面的反射聚焦，把信号聚拢到一点上，提供给馈源接收机。FAST的主动反射面大约25万平方米，相当于30个足球场的面积。安装直径500米的反射面，需要制造和安装巨大的索网。中国这些年建了很多世界一流的工程，其中规模最大的钢拉悬索桥，在原理上和这个索网结构类似。所以在技术上，我们不仅是成熟、先进的，而且是世界领先的。

三是激光定位系统。大锅仅仅制造和安装好是不够的，还需要能够移动调整。美国“阿雷西博”望远镜是固定在地面上不动的，也就是说它的观测方向是固定的，而FAST可以变形。FAST由4450块反射板拼成一个巨大的球面，由与索网相连的2000多个小电机控制，通过激光定位系统控制索网的形状，从而变换天线的方向。这个定位精确到毫米。这样，我们就能够跟踪一些天体的运行情况。FAST每块反射板的背后都由钢索牵拉，可以随着天体的移动来调整瞬时抛物面的方向，从而控制FAST的核心部件——30吨重“馈源舱”，如何用钢索驱动实现馈源舱的大范围、高精度空间定位，是一个极具挑战性的技术难题。

四是驱动控制系统。FAST项目核心部件馈源舱的主控制系统是 6索并联驱动控制系统，可以控制馈源舱进行姿态、位置调整，精确地达到反射面的焦点位置，使馈源舱获取信号能力达到最佳。

由这样几个关键技术所构成的射电望远镜，国内外专家认为，未来20年到30年，FAST都能够保持世界一流设备的地位。

那么，FAST要把覆盖30个足球场的信号聚集在一个药片大小的空间里，接收无线电信号的馈源舱定位需要控制在毫米级的水平。驱动馈源舱在距离地面高140—180米、直径为207米的空中球冠面上运动，每一部分的位移都要控制在毫米级。这种精细控制保证了FAST的高灵敏度将比德国的“埃菲尔斯伯格”提高约10倍，综合性能将比美国“阿雷西博”提高约10倍。在技术上，也是世界先进的。

FAST是中科院承担的国家重大科技基础设施建设工程之一。国家在“十一五”时期、“十二五”时期连续投入大量资金，进行了长期的研究和积累。其中，FAST圈索及索网工程获“中国钢结构协会科学技术奖”特等奖。专家认为，FAST索网制造和安装总体达到国际先进水平，高应力幅索的研发和高精度制造达到国际领先水平。

我们简要介绍了500米口径射电望远镜的一些技术情况，制造这样一个射电望远镜不仅需要技术，还要有一系列的科学研究来支撑。所以我们讲，这个射电望远镜的建造、施工和安装全面体现了我国科学技术的水平。