上海65米射电望远镜( 二 ) _生活百科

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上海65米射电望远镜建设内容新建具有主动面调整系统、8个波段的双极化接收机（L、S、C、X、Ku、K、Ka 和 Q波段）、VLBI数据採集终端、氢原子钟和时频比对设备等。技术特点天马望远镜整个天线结构重约2640吨，主反射面直径为65米。主要由天线基础、轨道、方位轮轨、座架、主反射面及调整系统、副反射面及调整系统、馈源及换馈系统、致冷接收机系统、VLBI观测终端及射电天文观测终端、时间频率基準系统及配套系统等组成。天马望远镜在各系统研发等多方面均有创新。下面按照望远镜各个组成部分逐一介绍各系统的关键技术及特点。（一）天线系统在天线系统研製过程中突破了许多关键技术，譬如：（1）天线结构保形设计技术：天线铝材面板和钢材背架之间的协调热变形、天线背架的选型及截面最佳化、天线背架与俯仰机构的连线方式、最佳吻合反射面算法等天线结构保型设计技术，克服大型抛物面天线随仰角改变、温度变化和风力影响及主面结构、副反射面支撑及天线座架引起大的形变。（2）主反射面精度保证：上海65米天线面板设计分为14圈，共1008块面板。面板面积平均3.3平方米，最大面积达到了5平方米。单块面板要实现0.1毫米的面型精度，除了克服风力、重力和温度形变外，主动面调整4支点安装，承受促动器千万次的反覆运动，对面板的可靠性提出了更高的要求。高精度、高强度、高可靠度、30年使用寿命的面板研製为关键技术之一。（3）无缝焊接轨道：天线轨道直径42米，共分30段焊接而成。焊接经第三方探伤检测把关，焊缝不平度、表面硬度、剩余应力检验均符合技术要求。2011年1月28日完成全轨装调，并通过测试验收。经实测，半径20999.25毫米，同轴度偏差（rms）：X方向 2.106毫米， Y方向 2.948毫米。焊接表面硬度（HRC）有效控制在47至48.6之间，全轨不平度不大于0.45毫米。（4）五自由度副反射面随动技术：六连桿技术实现了副反射面五自由度（X、Y、Z、θX、θY）可调，实现了天线在不同仰角姿态的随动跟蹤控制。在不同仰角条件下获得微波光学的理想姿态，可得到全频段平坦的增益曲线。（二）主动面系统该系统是中国自主研发的第一个大型天线主动面系统，实现了零的突破。研製过程中解决的主要关键技术有：（1）高精度、高可靠性、长寿命促动器研製：在高精度触点开关、主动面系统专用电缆以及促动器结构设计上进行了多项创新设计，申请了多项国家专利。（2）高可靠性监视及其协同控制：合理的串并行组合汇流排设计和实时分散式协同监控，实现了1104台促动器控制回响时间不超过1秒。通过控制汇流排热备份设计，提高了监控的可靠性。（三）接收机系统天马望远镜系统设计配套L、C、S/X、Ku、X/Ka、K及Q等8个波段的低温接收机， 7套馈源组合。截至2015年6月，已完成5套馈源6个波段低温接收机系统（L、C、S/X、Ku、X/Ka）的安装和调试。双波束K波段和双波束Q波段低温接收机将于2016年初完成安装与调试。上海天文台在自主研製的同时，开展国内外技术合作，引进新技术，在多波束、宽频带、低温製冷技术以及大口径微波视窗研製等各项技术指标不断提高。（四）终端设备天马望远镜配备了VLBI数据採集终端CDAS以及单天线脉冲星和谱线观测的数字终端系统DIBAS（ Digital BAckend System）。上海天文台自主研製成功VLBI数字记录终端（CDAS），满足了VLBI国际联测的要求,实现了与国际VLBI终端设备的兼容，发展了千兆赫兹实时宽频数字下变频处理技术，具有1024 兆位/秒全频宽实时、高频率解析度(1赫兹)数位讯号处理能力。谱线和脉冲星天文观测终端DIBAS採用和美国国立射电天文台（NRAO）的合作方式，引进先进的终端研发技术，使上海65米射电望远镜能儘快做出好的科研成果，在提高射电天文科学研究方面起到重要的作用。3组双偏振中频输入。谱线观测频宽3.75 千兆赫兹。脉冲星非相干模式观测最大频宽为6千兆赫兹，相干观测模式频宽为2千兆赫兹。该设备2013年10月完成安装调试，满足各种天文观测功能要求。（五）控制系统控制系统包括天线系统（天线驱动、自动换馈、副面姿态和主动面控制）远程、记录设备、接收机以及外围设备（如时频、气象、压缩机、UPS、空调等）的控制，以网路技术为载体，构成台站控制网路。2012年10月完成天线控制上位机软体及中国VLBI网联测控制软体。天线运行满足了高指向精度、运动平稳、任务波段切换快捷、高可靠性、高安全性等要求。研发过程中涉及的关键技术包括多电机电消隙驱动、伺服複合控制和高精度指向技术等。（六）时频系统时频系统的创新点在于通过对氢原子钟物理及电子学部分的多项改进，提高了其性能指标。（七）测站建设测站建设包括天线基础、观测楼、测站配套等项工作。由于天线设计的自重和高精度指向保证，对天线基础稳定性提出了很高的要求。天马望远镜基础负荷达到整个基础静压力30000千牛顿，中心塔基处设备自重500千牛顿。天线滚轮为六组12滚轮，单点静压力为2500千牛顿。基础承受最大水平力2700千牛顿，并主要由中心塔基承受。基础应能承受最大倾覆力矩94220千牛米，最大扭转力矩20000千牛米。为了保持高的指向精度，地基1年内不均匀沉降小于0.5毫米， 3年内小于1毫米，五年内均匀沉降小于2毫米，并保持稳定。实际套用天马望远镜在天文研究中的套用包括：