视频丨“中国天眼”会不会积雨水？总工程师揭秘隐藏设计

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视频丨“中国天眼”会不会积雨水？总工程师揭秘隐藏设计

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今天（25日）是500米单口径球面射电望远镜FAST落成十周年。运行十年，FAST持续叩问浩瀚苍穹，取得一批原创成果。今天，“中国天眼”开启新一轮探索宇宙的观测。在距离FAST三四公里的山上，FAST二期试验阵的一台40米口径望远镜今天完成了所有反射镜面的拼装，标志着主体工程全部完成，经过两个月左右的调试之后，就能参与到和FAST的联调观测中。

结构稳固排水高效

“天眼”背后的结构巧思

FAST的发展史，也是一大群科学研究和工程技术人员扎根深山、逐梦深空的奋斗史。从洼地选址到索网结构，从反射面板到排水系统，每一处设计都暗藏匠心与巧思。来看总台记者对FAST运行和发展中心主任兼总工程师姜鹏的专访。

FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 从圈梁垭口下去，整个盘面应该是2.7公里。

总台央视记者 帅俊全： FAST有很多特殊的设计，环形下去就会慢慢看到它外部的结构、背后的结构，它有什么特殊的地方吗？



FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 这里的细节太多了，随便拿一块来讲。圈梁基本上是放在50根柱子上的，它并不是采用焊接的方式，因为它有很大的温度变形。传统结构都是用温度缝做变形，但是对环形结构来讲，恰恰是用的环形刚度。想捏碎一个鸡蛋是很难的，但是切个口就很容易捏碎了。所以整体性对于刚度的保持是非常重要的，所以它温度的应力释放就必须要有不同于温度缝的设计。所以最后弄了一个支座，每根环梁柱子上面都放滑移支座，可以自由地随着温度膨胀收缩。

总台央视记者 帅俊全： 很多人都会有一个好奇，雨水会不会积到里面？



FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 反射面板是开孔的，有50%的透光率，一方面雨可以落下来，同时风的载荷也会减小。还有一个隐藏的大家不太容易知道的，阳光透过孔之后，坡上的植被是可以生长的，水土保持的最好方法是靠植被。

总台央视记者 帅俊全： 很巧妙的设计，大家可能也会好奇，反射面板不是实心板，接收信号会不会就直接就漏掉了？



FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 这有一个小知识，如果孔的尺寸小于波长的二十分之一，就可以认为面板是全反射的；要是电磁波，像分米波以上的，基本上就相当于全反射。

2028年前后实现全链条国产化

大国重器的生命力，在于持续创新。FAST开展了哪些设备和技术迭代？未来又将怎样保持领先优势呢？

FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 从终端馈源一直到芯片，我们逐层在往前摸索，已经花了几年时间了。相位阵、19波束目前还是进口的，我希望在2028年前后能实现全部国产化。

未来FAST还会有什么样的扩容升级呢？



FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 我们正在规划在FAST周边建设64台40米口径的射电望远镜，组成以FAST为中心的综合孔径阵列，这是全球唯一一个以巨型望远镜为中心、环绕建设中等孔径望远镜的综合孔径阵列。它建成之后，预计可把FAST的分辨率提升200倍，同步可以把它的灵敏度提升两倍左右。

这种提升对于天文研究来说意味着什么？



FAST运行和发展中心主任兼总工程师 姜鹏： 意义非常重大，比如研究中性氢星系，可以理解成宇宙演化就是一场“烟花秀”，恒星不断形成熄灭，就像烟花闪开灭掉是一样的。这个“烟花秀”有一个最璀璨的时刻，对应的是100亿年前红移2的那一时刻，但是此前我们对这时刻的中性氢星系一无所知，FAST这个阵列就有可能带着中国的科学家第一次把人类视野拓展到红移2左右，去理解百亿年前，也可以认为是宇宙最繁华阶段的中性氢星系演化历史。

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（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉 张煜 李峻 韩文旸）

责任编辑：巩丽慧

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