FAST上牵动“天眼瞳孔”的钢丝绳是如何炼成的

央视网消息：在“中国天眼”上，有一个不起眼却至关重要的部件——FAST索驱动钢丝绳。它的作用是把重达30吨的馈源舱悬吊在百米高空，并牵引它进行灵活移动。今年6月，这一关键部件实现国产化替代。这根牵动“天眼瞳孔”的钢丝绳，是如何炼成的？

播放视频画中画

　　极限承载能力测试

　　可承载180多吨拉力

　　在FAST索驱动钢丝绳的测试现场，记者看到几台大型设备正在从不同维度，对FAST所使用的同规格钢丝绳进行极限工况测试。脉冲试验是通过反复改变拉力，检验钢丝绳承受交变载荷的能力。而眼前这台设备，则是专门为破断力测试准备的，它要检验的是钢丝绳最关键的指标之一——极限承载能力。

　　设备启动，钢丝绳逐渐被拉直，随着拉力数值持续攀升，现场开始传出清脆的断裂声。最终在拉力达到189.9吨时，钢丝绳发生彻底破断。

　　测试结果显示，这个钢丝绳的破断性能已经达到并超越了FAST所要求的考核数值。

　　FAST运行和发展中心高级工程师 李庆伟：进口的钢丝绳，在使用两年之后，发现这根钢丝绳存在一些问题，比如说油脂渗出，然后凝固，导致钢丝绳上面滑车移动的时候有些卡滞，这时候我们跟国外的厂商联系，但是也没有得到技术支持。作为大科学工程，我们的观念是构件不能受制于人。

　　但要造出这样一根钢丝绳并不容易。FAST运行时，钢丝绳既要拉住30吨重的馈源舱，又要反复经过滑轮弯折，还要承受不断变化的拉力。既要足够坚韧，又要具备良好的抗疲劳性，国内没有成熟的产品方案可以照搬，这意味着团队需要接连攻克材料、结构、工艺甚至检测等一系列难题。

　　FAST运行和发展中心高级工程师 李庆伟：材料采用的是电渣重熔工艺，减少钢材内部的缺陷，然后提高钢材的疲劳性能。还有钢丝绳绳股的压实率，都做了很多的优化设计。通过这些优化设计，我们就显著提升了钢丝绳的疲劳寿命。

　　FAST索驱动国产钢丝绳已正式“上岗”

　　团队介绍，经过1000余天联合攻关，国产钢丝绳所有指标均达到要求。今年4月，这款国产钢丝绳通过专家验收，并于6月在FAST上正式“上岗”，解决了核心零部件的供应链安全问题，也为其他重大科技基础设施提供了可复制的经验。

　　记者佩戴智能设备探访FAST新总控室

　　自2016年9月“中国天眼”落成启用至今，其总控室一直位于FAST台址核心区。近期，FAST全新总控室已正式启用，落户贵州平塘天文小镇，此前从未公开亮相。为了全面探索新总控室的奥秘，我们的记者特意佩戴了一套智能设备，通过这套设备，记者又能捕获到哪些意想不到的信息呢？

　　走进新建成的总控室，前方大屏实时传回FAST各个关键系统的状态信息，科研人员守在屏幕前，紧盯不断变化的数字和信号波纹。

　　当记者询问智能体屏幕上的波纹是什么的时候，智能体马上对数据波纹进行了分析，并告诉记者，这些波纹属于宽带频谱噪声，代表着FAST接收到的电磁信号，这些信号不仅有宇宙深空的天文信号，也有的来自地表或者近空。就在刚刚，智能体提示记者，波纹出现了波动。

　　FAST测量与控制工程师 孙纯：其实是望远镜的波束扫到了天空上的卫星，我们正常的一个理想观测状态是比较平滑的，表示这个天区很干净，没有周围的那些电磁干扰，有利于捕捉更微弱的宇宙信号。

　　专家告诉记者，这座新的FAST总控室近期才启用，建设它的主要目的，是为了适应未来FAST核心阵建成后海量的数据存储与管理。

　　FAST测量与控制工程师 孙纯：未来我们会建数十个四十米口径的望远镜，与FAST构成一个综合孔径望远镜阵列，这样能够提高分辨率和灵敏度，能够让扫描天区更广，获取到更多有意义的重大发现。

　　未来FAST核心阵到底是什么样子？记者把专家的描述告诉智能体，它很快生成了一段视频。未来，FAST将与周围几十座中型望远镜联合组成一张倾听宇宙的“巨网”。

　　南仁东：仰望星空也“种”下星光

　　从1994年提出构想，到2016年落成启用，FAST首任首席科学家兼总工程师南仁东率团队二十余年心无旁骛，为铸造“中国天眼”燃尽生命，成就国之重器。

　　在距离“中国天眼”仅5公里的贵州平塘克度中学，八年级学生们正在朗读《天上有颗南仁东星》。短短一篇课文背后，是二十二载坚守。

　　1994年，年近五十的南仁东放弃国外优厚待遇回国，提出在贵州喀斯特洼地建造500米口径球面射电望远镜的构想。当时中国射电天文落后世界数十年。为了给“中国天眼”找家，南仁东带领团队通过查卫星遥感图结合实地勘察的方式，花了十二年，才在贵州大山的洼地里选定了现在的大窝凼。2011年3月，FAST工程正式开工建设，他始终坚守在工程一线。

　　FAST首任首席科学家兼总工程师南仁东：我不是一个战略大师，我是一个战术型的老工人。

　　一项项看似无解的技术难题接踵而至。巨大的望远镜无法整体移动，南仁东和同事们就创新设计出让反射面板根据观测区域调整角度的新办法，而支撑钢索的技术标准也随之提高。经历近百次反复试验，团队终于成功研制出强度远超国家标准2.5倍的耐疲劳钢索。2016年9月，FAST正式落成启用，实现多项自主创新，刷新世界射电天文领域纪录。

　　FAST首任首席科学家兼总工程师南仁东：我大概感到非常大的压力，因为是一个新的万里长征的起点，我们有太多的工作需要做。

　　FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏：他拖着病重的身体，还摊开双手跟我说了一句，姜鹏，以后这个望远镜就拜托给你们了。

　　2017年8月，FAST首次实现对标准射电源的稳定跟踪。试验成功的凌晨，这个自称为“老南”的人，第一时间给测试小组发来祝贺。

　　FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏：他使命感是非常强的，他几乎所有的时间都用在了FAST上。

　　FAST首任首席科学家兼总工程师南仁东：中国天眼如果有一点瑕疵，我们对不起国家。

　　燃尽余生赴山海，一腔赤诚探苍穹。2017年9月15日，中国天眼建成运行不满一年，南仁东因病逝世，享年72岁。天上，“南仁东星”熠熠生辉；地上，“中国天眼”凝望深空。他以一生赴热爱，把自己交给大山，大山把故事交给课本，课本把星光种进孩子心里。等星光“发芽”，孩子终将长大，成为下一个仰望星空的人。

　　FAST“全面体检”决定未来观测质量

　　从南仁东先生“咱们也建一个吧”的朴素梦想，到全球最大、最灵敏的单口径射电望远镜，这口“大锅”盛下的，是中国人千年问天的好奇，也是一个民族探索未知的底气。现在，FAST现场又有哪些新的进展？

　　养护天眼“瞳孔”

　　检修“神经末梢”

　　总台央视记者 帅俊全：我现在在FAST的圈梁上，工作人员已经展开全面检修了，主要检修信号接收机、制冷系统等，这些设备就像是天眼“瞳孔”的“神经末梢”，它们的检修维护，对下一阶段FAST的观测质量至关重要。

　　激光“打靶”测算

　　确保抛物面精度

　　FAST的镜面上，还有一个个凸起的基墩，很多人会好奇，这口“超级大锅”，如何时刻保持抛物面的平整，秘密就藏在这个激光基准站里。工作人员会通过基准站的全站仪激光打靶，FAST有4450块反射面板，每一块面板的节点上，上方配有专属靶标，下方有带促动器的下拉索。通过打靶可以获得每一个节点的信息，一旦数据出现偏差，系统就会通过底部的促动器调节钢索松紧，让抛物面保持在精度控制要求之内。FAST一共布设了23个基准站、2225个靶点，实现对整个球面全方位、无死角的覆盖，让它始终保持最佳工作状态。

　　FAST正规划升级

　　有望将分辨率提升200倍

　　在FAST精细化维护的同时，科研团队还在筹备给“中国天眼”升级扩容，正在周边规划建设数十台40米口径的望远镜，构建全球首个“以巨型望远镜为中心、中型望远镜环绕”的混合口径射电干涉阵列，把FAST的分辨率提升200倍，同时把它原来就超高的灵敏度再提升2倍。希望天文学家能够通过这台“观天巨眼”取得更多的好成果、大成果。

 编辑：郭倩 责任编辑：刘亮