500米口径球面射电望远镜工程(FAST工程)

工程概况

    
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter  Aperture  Spherical  radio  Telescope)利用贵州喀斯特地区的洼坑作为望远镜台址,建造世界第一大单口径射电望远镜,其拥有30个标准足球场大的接收面积。FAST作为世界最大的单口径望远镜,将在未来20至30年保持世界一流地位。全新的设计思路,加之得天独厚的台址优势,使其突破了望远镜的百米工程极限,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。

三项自主创新:
1、利用独一无二的贵州天然喀斯特洼地台址
2、应用主动反射面技术在地面改正球差
3、轻型索拖动馈源支撑将万吨平台降至几十吨

项目主管部门:中国科学院
项目共建部门:贵州省人民政府
项目建设单位:中国科学院国家天文台

科学目标:
1、FAST有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像。
2、能用一年时间发现数千颗脉冲星,建立  脉冲星计时阵,参与未来脉冲星自主导航和引力波探测。
3、主导国际甚长基线干涉测量网,获得天体  超精细结构。
4、进行高分辨率微波巡视,检测微弱空间信号。
5、参与地外文明搜寻。
6、参与子午链工程,提高非相干散射雷达双机系统性能。
7、将深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,将卫星数据接收能力提高100倍。

应用目标:
1、空间飞行器的测控与通讯
2、脉冲星计时阵和自主导航
3、非相干散射雷达接收系统
4、高分辨率微波巡视

技术指标:
1、球反射面:半径-300m,口径-500m
2、有效照明口径:300m
3、焦比:0.467
4、天空覆盖:天顶角  40°
5、工作频率:70MHz-3GHz
6、灵敏度(L波段):2000  


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系统构成:
台址勘察与开挖系统:拟对选定区域的地形、工程地质和水文地质环境等进行工程详细勘察、对FAST望远镜主动反射面整体工程区域土石方进行开挖、以及对洼地排水通道进行设计等。    
  
主动反射面系统:包括一个口径500米由近万根钢索组成的反射面索网主体、反射面单元、促动器装置、地锚、圈梁等。反射面索网安装在格构式环形圈梁上,它有2400个连接节点,在索网上安装4600个反射面单元,2400个节点下方连接下拉索和促动器装置,促动器再与地锚连接,形成了完整的主动反射面系统,能够实现实时控制下形成瞬时300米口径抛物面的功能。  

馈源支撑系统:在洼地周边山峰上建造6个百余米的支撑塔,安装公里尺度的钢索柔性支撑体系及其导索、卷索机构,以实现馈源舱的一级空间位置调整;制造直径10米左右的馈源舱,在馈源舱内安装Stewart平台(精调并联机器人)用于二级调整;制造两级调整机构之间的转向机构,辅助调整馈源舱的姿态角。

测量与控制系统:建设10余个毫米级精度基准站组成的测量基准网。通过9个近景测量基站,对反射面位形实时扫描;利用激光跟踪仪及激光跟踪系统实现对馈源舱实时反馈的控制;建设现场总线系统,实现反射面的主动变形;建设实时检测和健康监测系统。  

馈源与接收机系统:研制高性能的多波束馈源接收机,频率覆70MHz-3GHz。研制馈源、低噪声制冷放大器、宽频带数字中频传输设备、高稳定度的时钟和高精度的频率标准设备等。配置多用途数字天文终端设备。  

观测基地建设:主要负责观测基地及辅助设施的建设(包括道路施工等),以确保高质量的支持望远镜的运行、观测和维护,并满足  FAST工作人员的工作与生活需要。根据功能需要,观测基地的建筑计划包括综合楼、维修厂房和分散在基地及反射面周围的零星建筑等。