当前位置:首页 > 新闻中心 > 媒体聚焦

【光明日报】仰望星空,做中国天线的忠实“守护者”
来源:新闻中心
发布时间:2024年08月02日 编辑:新闻中心

  星空的美,在于未知、宏大。

  “星汉灿烂,若出其里”,古人早就仰望苍穹,构想出宇宙瑰奇壮丽的画面。

  千年后的今天,在平方公里阵列射电望远镜(以下简称“SKA”)项目南非站址,人类观测宇宙已经逐渐具象化。

  随着中国参与的国际大科学工程SKA项目的首批实物贡献天线,在中国电科网络通信研究院(以下简称“网通院”)完成出厂验收并随之运往南非,我国将为国际天文事业作出重要贡献。

  这一重要时刻,也是属于中国SKA天线团队的里程碑时刻。

天线的“视力矫正师”

  “从零开始”,这是SKA伺服系统设计师张一凡的“真实写照”。

  影响SKA“视力”是否精准的指标之一,便是SKA指向精度,而满足这项指标是前所未有的技术难题,这对他来说也是新标准、新挑战。

微信图片_20240802160052

  SKA指向精度需要通过动态标校来验证,张一凡要做的,便是将已有的技术——静态标校,变为动态标校。“我们不仅面临技术难题,还有时间要求,从方案构思到方案定版,只有一个多月的时间。”冥思苦想、废寝忘食是他那时的常态。

  他与指向精度较真、死磕,埋身于国内外资料,写方案,指导实验,分析结果,更新方案,如此循环往复,迭代数次。

  “满足指标要求了!”终于,在千余次的尝试后,他不仅满足了既定指标要求,甚至还超越了标准!那一刻,成功的喜悦和收获的快慰爬上了他紧张的面颊,他知道,只有每一次的指标靠近,宇宙中极其微弱的信号才能够被“看得更准”。

技艺高超的天线“拼图家”

  天线能够看得更准的“底气”,不仅是通过软件的保障,还来自天线结构提供的“安全感”。

微信图片_20240802155152

  SKA天线结构安装实施负责人李鹏,平日的“拼图游戏”之一,便是完成SKA天线中支撑天线反射面板的骨架结构的安装。而这,却是一场考验耐心、细心和责任心的“高难度游戏”。

  “为了在运动中克服重力和风的作用,保持骨架形状精度,每一根拉杆的位置和尺寸都经过了优化设计,每个球节点的形状和位置是独一无二的。”

  “游戏”目标是最终确保骨架结构所支撑的面板精度稳定,数据精确。“游戏”内容是在规定时间内拼接好天线背部骨架的数百根拉杆和螺栓球。每根拉杆通过螺栓球连接,每个球上一般都有7-8个孔,多的有12个孔,每个孔都分别用来连接一根拉杆。

  “做这件事的时候,一定要负责,细心!负责,细心!”团队一开始的拼接方案是由单人按顺序先后将一根根拉杆拼装成一个个整体组件,再将组件们拼装成完整的天线骨架结构。可测试结果却不尽如人意,面板精度不完全稳定。

  可一切都是按照方案拼装的,到底是哪里出了问题?眼看距离交付节点越来越近,李鹏带领团队将一个个拉杆拆卸下来,在以往结构安装经验的基础上,创新了安装方法,先把杆的一头拧上螺栓球,使用特定工具增加一定力矩以保持螺栓平衡,再将其他拉杆摆在预设位置,几个同事同时拧上螺栓球,增加相同力矩,保证每一个拉杆的力矩精准到位,如此动作反复,直至拼装成一整个骨架结构,再由吊车完成吊装。

  “面板精度稳定。”胜利的声音萦绕在李鹏的耳畔,成功的喜悦也回荡在团队成员心头。

天线结构的“绘画师”

  “天线结构作为SKA的关键组成部分,其设计标准极为严格,需满足高精度、大尺寸等要求。在我国,此前尚无方案能够完全达到这些高标准。”SKA力学仿真分系统负责人杨丰福表示。在研发过程中,概念设计、初步设计、详细设计以及工程验证等多个阶段,都能看到杨丰福的身影。

微信图片_20240802160055

  一开始,按照“常规操作”得出的仿真设计并不能满足指标要求,项目进入瓶颈之时,他决定重新设计,巧妙地融入了拓扑优化的先进算法。在接下来的2-3周的时间里,他忘记了时间,几近“疯狂”地计算、优化。

  每一次细微调整的背后,都离不开杨丰福随时开展的“头脑风暴”。他这边查阅资料,那边即刻开始付诸实践,手里迅速查阅资料的同时,嘴里还在不断念叨着计算过程。终于在经过成百上千次的细微调整和迭代后,他电脑上的数据从“无解”变为“有解”。“原来,获得正解只需要一瞬间。”杨丰福笑着说。

  坚定的信念、无尽的热情、不竭的创新精神,在探索浩瀚宇宙的舞台上,SKA天线团队正秉持着这种精神,书写SKA中频天线结构的新篇章。

打印 关闭
杏彩体育