西南交大李亚东教授团队承担现场施工控制的世界最大单体射电望远镜正式启用
历时22年设计和建造、4450块反射镜面、6670根主索……9月25日,世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,简称FAST)正式启用。西南交大李亚东教授团队承担其索网结构的现场施工控制工作。
FAST全景图
射电望远镜的主动反射面主体支承结构(FAST索网)由主索网、下拉索、圈梁和格构柱组成,是世界上直径最大、根数最多、安装精度要求最高的柔性索网结构,也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。主索网采用三角形网格,除边界节点外每个主索网节点均连接6根主索和1根下拉索,整个支承结构共2225个主索节点、6670根主索和2225根下拉索,总索数8895根,索网总重1300余吨。由于场地条件限制,索网结构只能在高空中进行拼装。
西南交通大学桥梁工程系李亚东教授、姚昌荣讲师承担了索网结构的现场施工控制工作。针对FAST索网的结构形式和具体施工方案,李亚东教授团队提出了索网张拉过程的非线性有限元模拟分析方法(如下图),并根据索网的内力变化确定了误差控制与调整方案,据此协助柳州OVM工程有限公司顺利完成了索网安装工作,为国家的重大科技基础设施建设做出了积极贡献。
(a)主体支承结构 (b)计算模型
FAST索网结构非线性有限元分析
FAST在灵敏度和综合性能上,与被评为人类20世纪十大工程之首的美国“阿雷西博”350米望远镜相比,其综合性能提高约10倍。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。从此,一只敏锐的眼睛在地球上张开,科学家将依靠它搜寻宇宙初生的那一幕,洞察宇宙演化的奥秘。目前,它已接收到1351光年外脉冲星信号。作为世界最大的单口径望远镜,FAST有望在未来10年到20年保持世界一流设备的地位。