500 m球反射面射电望远镜FAST

500 m口径球反射面射电望远镜FAST将是国际上最大、最灵敏的射电天文望远镜. 利用贵州喀斯特洼坑作为台址, 在洼坑内铺设 500 m 球冠状反射面, 通过主动控制形成抛物面以汇聚电磁波, 采用轻型钢索拖动并联机器人实现望远镜的指向跟踪, 其三项创新开创了建造巨型望远镜的新模式. FAST 涵盖的天文学内容丰富, 从宇宙初始混浊、星系演化、恒星乃至太阳、行星与邻近空间事件等的观测研究, 都有非常强的竞争力, 其中脉冲星探测、中性氢和奇异暗弱天体成像等课题蕴藏着巨大的发现机遇. 作为一个多学科研究平台, 拟回答的问题不仅是天文的, 也是面对人类与自然的; 它将在日地环境研究、深空探测和国家安全等方面发挥重要作用; 其建设将推动众多高科技领域的发展. 旨在介绍FAST 的科学意义和应用价值, 评述关键技术的预研究现状, 同时对未来项目发展提出建议.     

EPICS应用于FAST主反射面控制系统的研究

500米口径射电望远镜FAST主动反射面的控制是望远镜工程建设的重要部分,本文在介绍了实验物理与工业控制系统（EPICS）架构的相关技术后,提出将EPICS架构应用到FAST主动反射面控制系统中的设计思想和控制方案。并针对FAST密云30米模型主动反射面控制,进行了基于EPICS架构的系统开发,详细介绍了软硬件的设计结构和内容,为FAST原型主反射面控制以及其他系统的控制提供了基于EPICS架构的参考依据。     

FAST主反射面节点运动控制算法

500 m口径球面射电望远镜FAST的创新技术之一是主动反射面.2 300个控制反射面运动的控制器在收到上位机发送的观测指令后,通过规划算法计算节点的目标长度,驱动电机运动.电机带动促动器丝杠伸缩,使得在照明口径内反射面由球面变成抛物面,实现反射面整网控制.对节点运动速率算法进行了优化,优化目标为在满足控制精度的前提下,选取适当的控制周期,使得电机的启停次数最少,减小电机磨损.为FAST主反射面控制选择何种电机提供参考.     

灰色预测在FAST液压促动器中的应用

为了满足500,m口径球面射电望远镜(FAST)工程主动反射面索网节点位置和速度控制的要求,对FAST用液压促动器进行了研究,将灰色预测模型应用到传统PID控制中,提出一种新型的步长调整机制,在简化了以往调整机制复杂性、不确定性和耗时性的同时,很好地解决了传统PID控制策略下难以获得理想跟踪精度的问题.通过与传统PID控制策略进行仿真和实验对比,结果表明,变步长灰色预测PID控制策略提高了促动器的速度跟踪精度和位置跟踪精度,速度跟踪误差由0.100,mm/s减小到0.048,mm/s,位置跟踪误差由1.5,mm减小到0.2,mm,可满足FAST工程主动反射面索网节点位置控制精度和响应速度的要求.     

FAST台址环境对GPS-RTK测量精度的影响及应对措施

FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,500 m口径球反射面射电望远镜）是我国正在贵州建设的重大科学项目,建成后将成为世界上最大的单口径射电望远镜.其中FAST馈源一次支撑测量精度要求17 mm,将采用GPS-RTK与全站仪两种测量方式,本文主要通过实测数据分析FAST台址洼地环境对GPS-RTK测量精度造成的影响,并根据FAST台址地形图和馈源舱的运行轨迹制定相应的解决方案.     

新闻时段2015-02-01至2015-02-15

(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

热点排行

<正>(新闻时段2015-02-01至2015-02-15)1世界最大射电望远镜索网完成编织[核心媒体报道频次:22/30]4日11:45,随着最后一根主索安装成功,国家天文台500 m口径球面射电望远镜(FAST)索网制造和安装工程顺利完成,这是FAST工程的又一个里程碑。索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,是反射面主动变位工作的关键点。国家天文台的FAST索网是世界上跨度最大、精度最高的索网结构,也是世界上第1个采用变位工作方式的索网体系。     

FAST二次精调实验平台的伺服系统设计

基于Stewart平台的馈源接收机位姿主动减振定位机构的控制,是500m口径球面射电天文望远镜（FAST）项目实现的关键。以大射电望远镜馈源二次精调平台为基础,研究将Stewart平台机构作为精调平台实现对大幅度的多自由度的减震控制。提出了基于Stewart机构的控制方案,利用PMAC卡实现机构的多轴控制,控制环节采用底层开发的开放伺服PID控制策略,加上最小二乘预测提高精度,实验证明该方案满足FAST需要的减震精度要求,该实验结果将为FAST原型设计提供可执行性的依据。     

基于寻源与跟踪“FAST”主动反射面的形状调节

将反射面调节为工作抛物面是FAST主动反射面技术的关键,通过分析FAST主动反射面的工作特点,发现反射面变位成工作抛物面是通过促动器连接下拉索控制索节点实现的。在反射面板调节约束下,利用寻源与跟踪得到反射面实施调节到理想抛物面位置的数学刻画、建立模型,使得该工作抛物面尽量贴近理想抛物面,从而获得天体电磁波经反射面反射后的最佳接收效果。     

FAST地锚基础工程中的若干问题探讨*

FAST工程主动反射面为一半径300 m、口径500 m的球冠面,是一种基于柔性基底的预应力整体索网结构,索网包括2225个主索节点及下拉索驱动装置和地锚。由于台址岩土单元复杂,地锚点多、分布范围广、定位精度要求高、与场地其他基础设施的相互干涉大,给地锚基础的设计带来了一定的难题。本文针对FAST地锚基础中的特殊问题一一展开研究:以工程地质调查和测绘为基础,通过抓台址区主控因素,集合影响台址岩土性质的自然因素,对岩土单元进行了合理的分区;通过建立台址开挖后的BIM模型,利用极射投影技术实现了地锚中心点的精确定位;利用极射投影结果,对设备之间的相互干涉情况进行了调节和处理。研究成果最终确保了FAST地锚基础工程的顺利竣工。     

FAST的进展——科学、技术与设备

随着射电天文学的发展,高灵敏度的大口径射电望远镜成为射电观测的重要设备.我国正在建设中的500 m口径球面射电望远镜(FAST)将成为世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,它有望在中性氢巡视、脉冲星搜索、国际VLBI网联测及地外生命搜寻等重要前沿领域取得突破.本文介绍了FAST工程概念的提出及望远镜概况,列出了FAST的主要科学目标及早期科学准备,重点叙述了FAST工程在科学、技术与设备方面的最新进展,并对FAST工程的发展做出了展望.     

FAST——脉冲星观测研究的利器

 2016年9月25日落成的中国自行设计建造的500 m口径球面射电望远镜（FAST）是目前全世界最大口径的射电望远镜。在调试期间已成功发现了脉冲星,实现了国内设备发现脉冲星的零突破。脉冲星是宇宙中的一类奇妙天体,是验证强引力场、强磁场和高密度等极端物理环境下物理规律的"天然实验室"。作为脉冲星研究的利器,预计FAST大规模巡天能够大幅提高已知的脉冲星数目。FAST还将在低频引力波探测、脉冲星物理、星际和星系际介质探测、脉冲星时间尺度建立及脉冲星导航等领域取得突破性进展。在上述研究中,国内天文设备取长补短、相互补充,有望实现中国脉冲星观测研究跨越式发展。     

高速长时延拥塞控制的系统稳定性研究

对高速长时延拥塞控制的FAST TCP拥塞控制算法中的稳定性做了研究。提出了一种基于控制理论的网络流量数学模型,对方程线性化之后进行了拉普拉斯变换,得到一个带负反馈的线性窗口拥塞控制系统。对一条瓶颈链路上FAST数据流传输的情况,分析了窗口控制参数满足稳定条件下选择的范围,得出了参数满足稳定的充分条件。在分析结果之后,用ns2进行了仿真,结果与所得结论符合较好,证明了参数满足稳定条件所得出范围的正确性。     

从阿雷西博到中国天眼射电望远镜：工业革命的接力

 阿雷西博305 m口径射电望远镜在中国天眼（FAST）建成以前，曾经是世界最大的地面天文学装置，它创造了多项世界第一，例如参加阿波罗登月计划，发现首个地外行星，首次发现脉冲星双星系统并间接证实爱因斯坦预言的引力波存在，精确测定水星转动周期，实施雷达精确研究地球电离层的无线电传输特性等。阿雷西博于2020年12月意外倒塌，震惊了全世界。探究其建设背景和意义、取得的主要成就，对比中国大科学工程FAST的特色之处，介绍FAST的创新设计、工程建设方面的特点和科学探测上取得的主要成果，借此窥视中国科技的前进步伐。从科技史角度提出，FAST作为第四次工业革命的产物，预示着一个新时代的来临。     

FAST算法的窗口控制策略研究及其TCP友好性分析

分析了FAST的理论基础、优点和存在问题，并讨论了它的TCP友好性。分析结果表明，FAST算法运用延时信号，克服了传统TCP不稳定和在高速网络环境中利用率低等问题，但也面临难于正确估测base RTT和参数自适应等新的困难，它的TCP友好性研究还有待相关文献的正式发表和足够的实验数据去证明。     

基于FAST馈源舱索系统结构频率的实时滤波方法

针对500 m口径球面射电望远镜(FAST)舱索系统具有柔性大、阻尼低及変结构的特点,提出了一种基于频率分析的实时低通数字滤波方法。首先,采用功率谱变换理论对测量数据进行分析在线获得舱索系统基频。其次根据在线获得的舱索系统基频设计了低通数字滤波器,对测量数据进行滤波处理。最后,通过在FAST 5 m模型实验,验证了结构基频计算的准确性和对测量数据滤波的有效性。     

FAST项目中激光惯性融合测量技术的研究

激光测量和惯性测量都可以对物体位置、速度、姿态等物理参数进行测量.其中,激光测量有着测程远、精度高等特点;而惯性测量也有着自主性高,不易受干扰、采样率高等特点.根据FAST项目中对测量的实际要求,分析了在馈源舱动态测量任务中已有的激光测量系统的特点与不足,提出了引入惯性测量系统与激光测量系统结合以达到更好测量效果的方案,并对方案的可行性与实现方法进行了研究.     

FAST望远镜观测项目管理系统框架设计

500 m口径球面射电望远镜(FAST)是中国正在贵州建设的重大科学工程,目标是建成世界上最大的单口径射电望远镜。本文阐述FAST望远镜的自身特点和FAST观测管理系统的基本框架,归纳总结FAST的观测流程,并结合国内外不同望远镜的观测项目管理模式,提出适用于FAST的观测项目管理系统的总体架构,为FAST以后的观测提供技术支持。     

大射电望远镜反射面支承张拉结构非线性分析

根据大射电望远镜 (FAST)反射面系统的要求 ,引入一种新颖轻巧的反射面支承结构方案———张拉整体体系 .通过对多种方案张拉结构体系的承载性能、变形特性、对促动器系统影响的分析以及与传统刚性结构体系(网壳 )的比较 ,并经过反复优化计算 ,确定了张拉整体体系支承结构方案 .计算结构表明 ,用于反射面支承结构的张拉整体体系比网壳结构自重轻约 72 .5 % ,结构作用于促动器的反力减小约 78.5 % .张拉整体体系是一种适合于大射电望远镜的合理的轻型支承结构