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【光明日?qǐng)?bào)】仰望星空,做中國(guó)天線的忠實(shí)“守護(hù)者”
來(lái)源:新聞中心
發(fā)布時(shí)間:2024年08月02日 編輯:新聞中心

  星空的美,在于未知、宏大。

  “星漢燦爛,若出其里”,古人早就仰望蒼穹,構(gòu)想出宇宙瑰奇壯麗的畫面。

  千年后的今天,在平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡(以下簡(jiǎn)稱“SKA”)項(xiàng)目南非站址,人類觀測(cè)宇宙已經(jīng)逐漸具象化。

  隨著中國(guó)參與的國(guó)際大科學(xué)工程SKA項(xiàng)目的首批實(shí)物貢獻(xiàn)天線,在中國(guó)電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院(以下簡(jiǎn)稱“網(wǎng)通院”)完成出廠驗(yàn)收并隨之運(yùn)往南非,我國(guó)將為國(guó)際天文事業(yè)作出重要貢獻(xiàn)。

  這一重要時(shí)刻,也是屬于中國(guó)SKA天線團(tuán)隊(duì)的里程碑時(shí)刻。

天線的“視力矯正師”

  “從零開始”,這是SKA伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)師張一凡的“真實(shí)寫照”。

  影響SKA“視力”是否精準(zhǔn)的指標(biāo)之一,便是SKA指向精度,而滿足這項(xiàng)指標(biāo)是前所未有的技術(shù)難題,這對(duì)他來(lái)說(shuō)也是新標(biāo)準(zhǔn)、新挑戰(zhàn)。

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  SKA指向精度需要通過(guò)動(dòng)態(tài)標(biāo)校來(lái)驗(yàn)證,張一凡要做的,便是將已有的技術(shù)——靜態(tài)標(biāo)校,變?yōu)閯?dòng)態(tài)標(biāo)校。“我們不僅面臨技術(shù)難題,還有時(shí)間要求,從方案構(gòu)思到方案定版,只有一個(gè)多月的時(shí)間?!壁に伎嘞?、廢寢忘食是他那時(shí)的常態(tài)。

  他與指向精度較真、死磕,埋身于國(guó)內(nèi)外資料,寫方案,指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),分析結(jié)果,更新方案,如此循環(huán)往復(fù),迭代數(shù)次。

  “滿足指標(biāo)要求了!”終于,在千余次的嘗試后,他不僅滿足了既定指標(biāo)要求,甚至還超越了標(biāo)準(zhǔn)!那一刻,成功的喜悅和收獲的快慰爬上了他緊張的面頰,他知道,只有每一次的指標(biāo)靠近,宇宙中極其微弱的信號(hào)才能夠被“看得更準(zhǔn)”。

技藝高超的天線“拼圖家”

  天線能夠看得更準(zhǔn)的“底氣”,不僅是通過(guò)軟件的保障,還來(lái)自天線結(jié)構(gòu)提供的“安全感”。

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  SKA天線結(jié)構(gòu)安裝實(shí)施負(fù)責(zé)人李鵬,平日的“拼圖游戲”之一,便是完成SKA天線中支撐天線反射面板的骨架結(jié)構(gòu)的安裝。而這,卻是一場(chǎng)考驗(yàn)?zāi)托摹⒓?xì)心和責(zé)任心的“高難度游戲”。

  “為了在運(yùn)動(dòng)中克服重力和風(fēng)的作用,保持骨架形狀精度,每一根拉桿的位置和尺寸都經(jīng)過(guò)了優(yōu)化設(shè)計(jì),每個(gè)球節(jié)點(diǎn)的形狀和位置是獨(dú)一無(wú)二的。”

  “游戲”目標(biāo)是最終確保骨架結(jié)構(gòu)所支撐的面板精度穩(wěn)定,數(shù)據(jù)精確。“游戲”內(nèi)容是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)拼接好天線背部骨架的數(shù)百根拉桿和螺栓球。每根拉桿通過(guò)螺栓球連接,每個(gè)球上一般都有7-8個(gè)孔,多的有12個(gè)孔,每個(gè)孔都分別用來(lái)連接一根拉桿。

  “做這件事的時(shí)候,一定要負(fù)責(zé),細(xì)心!負(fù)責(zé),細(xì)心!”團(tuán)隊(duì)一開始的拼接方案是由單人按順序先后將一根根拉桿拼裝成一個(gè)個(gè)整體組件,再將組件們拼裝成完整的天線骨架結(jié)構(gòu)??蓽y(cè)試結(jié)果卻不盡如人意,面板精度不完全穩(wěn)定。

  可一切都是按照方案拼裝的,到底是哪里出了問題?眼看距離交付節(jié)點(diǎn)越來(lái)越近,李鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將一個(gè)個(gè)拉桿拆卸下來(lái),在以往結(jié)構(gòu)安裝經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新了安裝方法,先把桿的一頭擰上螺栓球,使用特定工具增加一定力矩以保持螺栓平衡,再將其他拉桿擺在預(yù)設(shè)位置,幾個(gè)同事同時(shí)擰上螺栓球,增加相同力矩,保證每一個(gè)拉桿的力矩精準(zhǔn)到位,如此動(dòng)作反復(fù),直至拼裝成一整個(gè)骨架結(jié)構(gòu),再由吊車完成吊裝。

  “面板精度穩(wěn)定?!眲倮穆曇艨M繞在李鵬的耳畔,成功的喜悅也回蕩在團(tuán)隊(duì)成員心頭。

天線結(jié)構(gòu)的“繪畫師”

  “天線結(jié)構(gòu)作為SKA的關(guān)鍵組成部分,其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格,需滿足高精度、大尺寸等要求。在我國(guó),此前尚無(wú)方案能夠完全達(dá)到這些高標(biāo)準(zhǔn)。”SKA力學(xué)仿真分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人楊豐福表示。在研發(fā)過(guò)程中,概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及工程驗(yàn)證等多個(gè)階段,都能看到楊豐福的身影。

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  一開始,按照“常規(guī)操作”得出的仿真設(shè)計(jì)并不能滿足指標(biāo)要求,項(xiàng)目進(jìn)入瓶頸之時(shí),他決定重新設(shè)計(jì),巧妙地融入了拓?fù)鋬?yōu)化的先進(jìn)算法。在接下來(lái)的2-3周的時(shí)間里,他忘記了時(shí)間,幾近“瘋狂”地計(jì)算、優(yōu)化。

  每一次細(xì)微調(diào)整的背后,都離不開楊豐福隨時(shí)開展的“頭腦風(fēng)暴”。他這邊查閱資料,那邊即刻開始付諸實(shí)踐,手里迅速查閱資料的同時(shí),嘴里還在不斷念叨著計(jì)算過(guò)程。終于在經(jīng)過(guò)成百上千次的細(xì)微調(diào)整和迭代后,他電腦上的數(shù)據(jù)從“無(wú)解”變?yōu)椤坝薪狻??!霸瓉?lái),獲得正解只需要一瞬間?!睏钬S福笑著說(shuō)。

  堅(jiān)定的信念、無(wú)盡的熱情、不竭的創(chuàng)新精神,在探索浩瀚宇宙的舞臺(tái)上,SKA天線團(tuán)隊(duì)正秉持著這種精神,書寫SKA中頻天線結(jié)構(gòu)的新篇章。

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