作者:高长安 庄芳 来源:中国科学报 发布时间:2018/2/8 9:34:08
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中国电科54所为SKA成功提供“天线解决方案”

 

本报讯(记者高长安 通讯员庄芳)2月6日下午,由中国主导研制的国际大科学工程SKA(平方公里阵列射电望远镜)首台天线在石家庄启动。

这是继2015年12月中国电子科技集团公司第五十四研究所(以下简称54所)提交的新颖天线设计方案被批准成为SKA后续研发的唯一方案后又一里程碑事件。它标志着中国在SKA核心设备研发中发挥引领和主导作用,在国际大科学工程中,为世界成功提供“天线解决方案”,为国际天文领域作出重要贡献。

灵敏度和巡天速度是射电望远镜非常重要的两个指标。灵敏度越高,天线“看”得就越远,探测宇宙的能力就越强;巡天速度越快,天线“扫描”和“观测”同一天区的速度就越快,天线的工作效率就越高。

2015年11月,SKA天线工作包联盟在加拿大召开国际专家评审会,54所提交的SKA天线初步设计方案,因其性能、技术成熟度、工程可实施性和成本等方面的显著优势,在激烈的竞争中脱颖而出,被推荐为后续唯一研发方案。

在初步设计方案的基础上,54所技术人员历时一年,突破了多项关键技术,完成了详细设计工作。之后,顺利通过评审,由此进入天线样机制造阶段。

据介绍,SKA-P是54所主导研制的SKA首台样机。这是一只“精密”的“耳朵”。它包含主副两个反射面,主反射面是一个15×20米的长六边形,面积达235平方米,超过半个篮球场大。54所团队开展了数百次的系列试验研究,历经30余次工艺试验,最终完美实现了单块三角型面板0.1毫米的精度。

这是一只灵敏的“耳朵”。在重力、温度和风载荷影响下,在其俯仰工作范围内,主反射面的精度达到0.5毫米,副反射面精度达0.2毫米。反射面的精度直接影响天线的灵敏度,SKA-P的工作频率为0.3~20GHz。54所SKA天线总设计师杜彪说:“SKA-P的综合性价比超过了目前所有同类天线。”同时,它采用高电磁屏蔽天线座架设计,实现了160dB的高电磁屏蔽指标。如果把天线的灵敏度比作“倾听的能力”,那么高电磁屏蔽则是为这只“耳朵”倾听宇宙声音屏蔽掉电子设备辐射的电磁信号,让天线更加专注于宇宙目标。

这也是一只强大的“耳朵”。它采用了全数字高精度伺服驱动控制系统、高精度座架和天线结构的保型设计,实现了千分之三度的高指向精度,当接收到观测指令时,它能精确地指向待测目标。同时,分布在3000公里范围的几千面天线要同步对准同一观测目标,并持续同步跟踪观测,实现最大的接收效率,SKA-P在设计制造中实现了“步调一致听指挥”的“高指向一致性”。

《中国科学报》 (2018-02-08 第4版 综合)
 
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