貴州省地礦局111地質大隊的地質人員麵對常年要奮戰在高山峽穀的野外環境,投入項目的選址、勘察、台址地質災害巡查及治理設計、台址穩定性監測等工作,一幹就22年,為(wei) 項目順利實施提供了堅實的保障,譜寫(xie) 了一曲新時期地質人的“三光榮”精神讚歌。
2016年9月25日,貴州省平塘縣。具有中國自主知識產(chan) 權、世界最靈敏、全球最大的500米口徑球麵射電望遠鏡(FAST)在這裏正式啟用。該射電望遠鏡有著“中國超級天眼”之稱,將廣泛應用於(yu) 導航、定位、航天、深空探測等領域,是中國科學院和貴州省人民政府共建的“十一五”國家重大科技基礎設施建設項目,麵積達25萬(wan) 平方米,相當於(yu) 30個(ge) 標準足球場。從(cong) 理論上說,該射電望遠鏡能接收到137億(yi) 光年以外的電磁信號。有了該望遠鏡項目,中國在未來20~30年間,可在最大單口徑望遠鏡項目上保持世界一流地位。中國科學院國家天文台主持建設FAST項目的周期長達22年,貴州省地礦局及下屬111地質隊為(wei) 項目建設提供選址、勘察、監理、監測等全過程的地質科技支撐服務,為(wei) 項目順利實施提供了堅實的保障。
喀斯特窪坑中建“天眼”,有何自然條件?
500米口徑球麵射電望遠鏡選在貴州省平塘縣克度鎮大窩氹窪地中建設,主要以天然的喀斯特窪坑作為(wei) 台址,窪坑內(nei) 鋪設數千塊單元組成冠狀主動反射麵,采用輕型索拖動機構和並聯機器人實現接收機高精度定位,這是中國的自主創新。項目充分考慮地質環境,利用天然的喀斯特峰叢(cong) 窪地作為(wei) 台址,節省人力物力,其自然條件久經檢驗。喀斯特峰叢(cong) 窪地是以溶蝕作用為(wei) 主形成的岩溶地貌,峰腳呈高低不一的塔狀、錐狀,峰叢(cong) 間有溶蝕窪地(或溶蝕漏鬥)的地貌組合,主要分布在貴州高原邊緣的斜坡地帶,以及紅水河、南盤江、北盤江及其一級支流兩(liang) 側(ce) ,等等。峰叢(cong) 窪地裏做“天眼”,因其有溶蝕漏鬥,雨水很快流掉,而在其他地方挖一個(ge) 人工坑,費財費力不說,一下暴雨大都變成水的天地。“中國超級天眼”所處的平塘縣雨量充沛,但當地的喀斯特地貌恰恰具備岩石透水性。此處的天然喀斯特地貌正利於(yu) 排水。
“中國超級天眼”,科技含量在哪?
在“中國超級天眼”之前,世界上最大的射電望遠鏡是美國的阿雷西博(Arecibo)300米口徑射電望遠鏡。該望遠鏡是固定望遠鏡,不能轉動,隻能通過改變天線饋源的位置掃描天空中的一個(ge) 約20度的帶狀區域。而“中國超級天眼”的球冠張角達到110~120度。其饋源平台重達1000多噸,幾乎等於(yu) 用固定軌道把平台架設在半空,這樣的設計有利於(yu) 饋源的定位,卻縮小了觀測角度。
“中國超級天眼”的反射麵係統由支撐塔、索網結構和反射麵麵板等部分組成,其索網結構可以隨著天體(ti) 的移動變化,帶動索網上的4450個(ge) 反射單元,在射電源方向形成300米口徑瞬時拋物麵,從(cong) 而極大地提升觀測效率。而主動反射麵讓“中國超級天眼”擁有更廣的觀測範圍。與(yu) 號稱“地麵最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比,靈敏度提高約10倍。“中國超級天眼”結構雖然複雜,但是走輕量化路徑,成本大大降低了,其索網結構的一些關(guan) 鍵指標遠高於(yu) 國內(nei) 外相關(guan) 領域的規範要求。例如,主索索長控製精度須達到1毫米以內(nei) ,主索節點的位置精度須達到5毫米,等等。同時,索網采取主動變位的獨特工作方式,即根據觀測天體(ti) 的方位,能在500米口徑反射麵的不同區域形成直徑為(wei) 300米的拋物麵。
“中國超級天眼”饋源艙(即接受最初信號反饋的倉(cang) 儲(chu) )是其接收和回傳(chuan) 信號的最核心部件,整個(ge) 射電望遠鏡的反射麵所接收到的全部宇宙信號,都靠它來收集。“中國超級天眼”在該核心部件采取了輕型索支撐饋源平台方案,把饋源艙減重到30噸,重量不到美國阿雷西博射電望遠鏡的1/30。“中國超級天眼”覆蓋天頂角是美國阿雷西博望遠鏡的2倍,並通過並聯機器人二級調整,最終在降低建造成本的同時,實現毫米級高精度定位,這些技術很多是有自主知識產(chan) 權的,而這些由國內(nei) 頂級企業(ye) 建造完成。
通過“中國超級天眼”,人類可以觀測脈衝(chong) 星、中性氫、黑洞等這些來自宇宙的信息,甚至有更大機會(hui) 捕捉外星生命的信號。“中國超級天眼”的地質科技支撐“中國超級天眼”項目從(cong) 立項、選址到建成,曆經艱難。這其中項目研究的科研人員是值得尊敬的,包括廣大地質科技人員在內(nei) 的科研人員真正生活在靜默區,默默奉獻。貴州省地礦局111地質大隊在這個(ge) 平台上精彩地書(shu) 寫(xie) 了地質工作新篇章。麵對常年要奮戰在高山峽穀的野外環境,貴州省地礦局111地質大隊的地質人員投入項目的選址、勘察、台址地質災害巡查及治理設計、台址穩定性監測等工作,一幹就22年,譜寫(xie) 了一曲新時期地質人的“三光榮”精神讚歌。
項目所在地的大窩氹,距離通往平塘縣城的公路有11千米,無法直接用車輛運送鑽探設備、施工管材、抽水設備、水管、實驗設備等到施工現場,隻能靠項目組的工人將設備拆成零部件,然後人工肩挑背扛各種零部件到施工現場,再重新進行組裝。項目組成員要仔細查清場地及周邊的斷層、地質構造、地下水環境、地質災害等,要查清場地內(nei) 每一個(ge) 地質單元及各種物理和化學指標,岩溶、裂隙、危岩堆積體(ti) 、崩塌堆積體(ti) 以及滑坡等不良地質現象,以便為(wei) 項目建設及設計提供準確的數據、依據及基礎資料。工作中,技術人員勇挑重擔,從(cong) 不拈輕怕重,越是艱苦越向前衝(chong) ,從(cong) 研究分析樣品、查看岩芯到查找問題,大家以飽滿的工作熱情、紮實的工作作風、科學嚴(yan) 謹的態度,取得了優(you) 異的成績:順利開展了10餘(yu) 項野外地質工作;先後編寫(xie) 了10餘(yu) 個(ge) 項目的設計、報告。承擔項目的地質工作者老少皆有,他們(men) 一年當中大部分時間駐守在項目區,或在野外工作,或忙於(yu) 整理資料,長期遠離親(qin) 人。一句話,“中國超級天眼”項目的22年,也是這些地質工作者無怨無悔奉獻青春年華的22年。




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