天博SKA首台中频天线研制成功，开启宇宙探测新纪元—新闻—科学网 来源：天博企业 发表时间: 2024-08-06

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SKA首台中频天线研制乐成后正式吊装。本报记者 崔兴毅摄/光亮图片

9月20日，中国电科牵头研制的全世界最年夜射电天文千里镜阵列首台中频天线于位在河北石家庄的中国电科收集通讯研究院正式吊装。这是国际年夜科学项目平方千米阵列射电千里镜工程（如下简称“SKA”）进入设置装备摆设阶段以来建成的首台天线，标记着中国于SKA焦点装备研发中阐扬了引领以及主导作用。

“SKA将为人类熟悉宇宙提供主要机缘，开启人类探测宇宙的新纪元。”中国电科首席科学家郑元鹏暗示，SKA肩负着人类相识宇宙以及生命秘密的任务，将致力在展现全世界列国以及人类配合体贴的一些基本问题，如探测宇宙、星系的发源以及演化，寻觅更多的星系，探访孕育生命的新摇篮，搜刮外星生命等。

“地球巨眼”洞悉宇宙秘密

“SKA工程始在20世纪90年月初，是人类有史以来于建的最年夜综合孔径射电千里镜，也是多国互助、配合出资的国际年夜科学项目。”中国电科收集通讯研究院总监马英昌先容，全世界约20个国度上百所年夜学以及科研机构的天文学家与项目师介入工程研发，其构成阵列的射电千里镜总吸收面积达1平方千米，相称在140个足球场的面积。

据相识，SKA于Australia、南非等8国设有台址，于约3000千米的广袤荒野，将设置装备摆设约3000面天线，构成1平方千米�첩年夜的“地球巨眼”，静伏在地球外貌不雅测宇宙深处最神秘的声音。SKA天文台宣传外联部主任威廉 加尼尔告诉记者，作为人类汗青上制作范围最年夜的射电千里镜，SKA建成后将成为地球上最年夜的科学举措措施，比今朝最年夜的射电千里镜阵列敏捷度高50倍，巡天速率高10000倍。

“中国电科收集通讯研究院作为SKA天线布局事情包同盟的牵头单元，结合来自南非、意年夜利等国的科研及工业机构，将配合完成SKA天线布局事情包天线的设置装备摆设使命。”马英昌说。

“听音辨位”会聚立异结晶

对于宇宙方针“精准画像”，除了了患上天独厚的站址前提外，还要正确地“听音辨位”——这就需要较高的敏捷度以及指向精度，还患上屏蔽电子装备的电磁辐射滋扰，让天线越发专一在宇宙方针。

上述要求离不开集多种要害技能在一身的SKA中频天线。

SKA中频天线布局工程总设计师杜彪先容，SKA中频天线对于效率与波束变形、指向精度、电磁屏蔽与电磁兼容等焦点要害指标提出了极高要求，带给设计与研发的应战史无前例。“为满意高电磁兼容性以及高指向精度的世界性技能难题，咱们对于伺服节制体系设计、动态仿真、标校、调试、测试要领以及验证等一系列要害技能开展攻关，完成为了高电磁兼容性伺服节制体系的设计、加工以及集成事情。”

据悉，SKA中频天线的伺服节制体系需要满意高电磁屏蔽指标，才气实现高敏捷度不雅测。同时，接纳全部字高精度伺服驱动节制设计及高精度座架以及天线布局的保型设计，从而实现千分之三度的高指向精度。当吸收到不雅测指令时，漫衍于上千千米规模的几千面天线将切确地同步瞄准统一不雅测方针，连续同步跟踪不雅测，实现最年夜的吸收效率。

SKA中频天线中央区域阵列建于南非卡鲁地域，属在干旱台地高原，是以天线的运输、集中设置装备摆设、运转、后期维护等都成为技能职员需要重点思量的问题。“针对于批量化设置装备摆设、戈壁情况安装集成和使用维护的特色，为了便在运输与拆卸，咱们对于天线反射体、座架、方位俯仰机谈判轴承举行了模块化设计，各模块部件像积木同样易在拆装。驱动器、机电、减速机等布局则被设计为现场可改换单位，无需返场维护，便在装备维护。”SKA中频天线布局工程卖力人王年夜为说。

不断改进探访技能极致

SKA中频天线是一台15米口径的赋形双偏置格里高利天线，天线反射体由主反射体、副反射体、换馈机谈判支臂组成。“天线主反射体接纳高精度空间网架布局以及三角形铝合金面板材质，于实现高精度的同时，也便在维护以及倏地安装。”SKA中频天线布局工程设计师杨晋蓉先容，“咱们的面板精度到达0.03～0.1毫米，面形精度优在100微米，还不迭两根头发丝的厚度，代表了海内面板设计与打造的最高程度。”

高精度要求的暗地里，是每个安装环节的极致周详。

SKA中频天线的违架是空间网架布局，接纳螺栓球与拉杆螺连的体式格局安装。SKA中频天线布局工程工艺师王建永先容，一壁天线上有100余个螺栓球、300余根拉杆，100余个螺栓球上的螺孔数目不尽不异，至多可达12个，并且每一个螺栓球上的螺孔角度都是独一的。“也就是说，每一个螺栓球于15米×18米×3米的网架中的位置是独一的，每一个螺孔装哪根拉杆也是独一的。”

云云周详的位置要求，哪怕有一粒小米巨细的偏差，也会装不上去。为倏地、切确完成安装与组装，工艺师们颠末几十次实验，构建出4个计较模子，并重复研究装置流程，历经2个多月才彻底把握最好安装要领。“那段时间，脑子里全是螺栓球以及拉杆，成天都于揣摩，连做梦都想着。”王建永说。

SKA天线底座的内部有一个装备舱，用来安装千里镜所有电子装备。因为装备运转会孕育发生电磁辐射，为降低辐射对于天线的影响，装备舱需要较强的电磁屏蔽机能。

“思量到天线是于戈壁情况中事情的，要留透风孔用在散热，还要留进出电缆的通道、人维护的空间……别看空间不年夜，内里却容纳了很是多的装备。怎样安插，怎样实现电磁屏蔽机能，绝对于是个年夜应战！”电磁屏蔽舱研制技能卖力人窦玉超感触。

终极，团队颠末重复论证，联合每一台装备的功率、发烧量等举行合理结构。“光是年夜的方案调解就有四五次，微调更有几十次，咱们用了1年时间才找到最优方案。”窦玉超说，找到技能最优解，是团队一直的寻求。

（原标题：全世界最年夜射电天文千里镜阵列首台中频天线吊装——为“地球巨眼”装上“中国之眸”）

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