SKA首台中频天线在河北吊装
原标题:SKA首台中频天线在河北吊装
中国电科54所为国际大科学工程提供天线解决方案
SKA首台中频天线在河北吊装
SKA是由全球多国合资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜,建成后将比目前世界上最大的射电望远镜阵列灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍
9月20日,我国参与研制的国际大科学工程平方公里阵列射电望远镜(SKA)进入建设阶段以来建成的首台中频天线,在中国电科54所测试现场正式吊装,不久后将运往位于南非的目的地。它的研制成功标志着SKA中频天线已经基本达到技术就绪和批量生产状态,正式进入建设阶段。
SKA是由全球多国合资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜,接收总面积约1平方公里,台址分别位于南非及南部非洲8国、澳大利亚西部的无线电宁静区域。SKA建成后,将比目前世界上最大的射电望远镜阵列灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍,为人类探测宇宙作出更多贡献。
“中频天线是SKA中频阵列的核心设施。SKA要获得对宇宙目标的‘精准画像’,就需要中频天线具有较高的灵敏度、指向精度和高电磁屏蔽能力。”中国电科54所首席专家、SKA中频天线结构项目总设计师杜彪说,去年以来,他们对伺服控制系统设计、动态仿真、标校、调试、测试方法和测试验证等关键技术开展攻关,解决了一系列世界性技术难题,实现了千分之三度的高指向精度和优于一百微米的面板精度。
高精度的背后,是每一个环节的极致精密。
“SKA中频天线反射体由主反射体、副反射体、换馈机构以及支臂构成。其中,主反射体是由66块不同曲率的铝合金三角形面板组成的六边形空间网架结构。”杜彪说,这66块面板的曲率各不相同,他们要制造66个专用模具,在成型时让每一块面板与模具尽量贴合。
此外,安装工序也十分考究。“中频天线的背架采用螺栓球与拉杆螺连的方式安装,一台天线上共有100余个螺栓球、300余根拉杆。”杜彪说,这100余个螺栓球上面的螺孔数量不尽相同,最多可达12个,每个螺栓球上的各个螺孔角度是唯一的,“也就是说,每个螺栓球在15米×18米×3米的网架中的位置是唯一的,每个螺孔装哪根拉杆也是唯一的,如此精密的位置要求,有一颗小米粒大小的误差就无法安装。”
为了保证中频天线的精度要求,同时能够快速、精确地完成安装与拆卸,项目团队优化了面板结构和成型工艺参数,实现大面板精密成型;构建4个计算模型,反复研究装配流程,掌握了最佳安装方法。
同时,针对SKA中频天线批量化建设、沙漠环境安装集成以及使用维护的特点,项目团队对天线反射体、座架、方位俯仰机构和轴承进行了模块化设计,将驱动器、电机、减速机等结构设计为现场可更换单元,提高了维护便捷性,降低了维护成本。
“中频天线是SKA目前最大的单笔实物贡献采购任务,我们作为总承包方,联合来自西班牙、意大利和南非的供应商共同承担SKA中频天线实物贡献的64台任务。”中国电科54所总监马英昌说,接下来,他们将陆续完成64台中频天线生产,落实好中频天线履约工作,进一步融入全球SKA创新网络,为SKA国际大科学工程建设贡献中国智慧。(记者王璐丹 通讯员李燕茹)
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