为“地球巨眼”装上“中国之眸”

原标题：为“地球巨眼”装上“中国之眸”

9月20日，中国电科牵头研制的全球最大射电天文望远镜阵列首台中频天线在位于河北石家庄的中国电科网络通信研究院正式吊装。这是国际大科学工程平方公里阵列射电望远镜项目（以下简称“SKA”）进入建设阶段以来建成的首台天线，标志着中国在SKA核心设备研发中发挥了引领和主导作用。

“SKA将为人类认识宇宙提供重要机遇，开启人类探测宇宙的新纪元。”中国电科首席科学家郑元鹏表示，SKA肩负着人类了解宇宙和生命奥秘的使命，将致力于揭示全球各国和人类共同关心的一些基本问题，如探测宇宙、星系的起源和演化，寻找更多的星系，探寻孕育生命的新摇篮，搜索外星生命等。

“地球巨眼”洞悉宇宙奥秘

“SKA项目始于20世纪90年代初，是人类有史以来在建的最大综合孔径射电望远镜，也是多国合作、共同出资的国际大科学工程。”中国电科网络通信研究院总监马英昌介绍，全球约20个国家上百所大学和科研机构的天文学家与工程师参与项目研发，其组成阵列的射电望远镜总接收面积达1平方公里，相当于140个足球场的面积。

据了解，SKA在澳大利亚、南非等8国设有台址，在约3000公里的广袤荒野，将建设约3000面天线，组成1平方公里大的“地球巨眼”，静伏于地球表面观测宇宙深处最神秘的声音。SKA天文台宣传外联部主任威廉·加尼尔告诉记者，作为人类历史上建造规模最大的射电望远镜，SKA建成后将成为地球上最大的科学设施，比目前最大的射电望远镜阵列灵敏度高50倍，巡天速度高10000倍。

“中国电科网络通信研究院作为SKA天线结构工作包联盟的牵头单位，联合来自南非、意大利等国的科研及工业机构，将共同完成SKA天线结构工作包天线的建设任务。”马英昌说。

“听音辨位”汇聚创新结晶

对宇宙目标“精准画像”，除了得天独厚的站址条件外，还要准确地“听音辨位”——这就需要较高的灵敏度和指向精度，还得屏蔽电子设备的电磁辐射干扰，让天线更加专注于宇宙目标。

上述要求离不开集多种关键技术于一身的SKA中频天线。

SKA中频天线结构项目总设计师杜彪介绍，SKA中频天线对效率与波束变形、指向精度、电磁屏蔽与电磁兼容等核心关键指标提出了极高要求，带给设计与研发的挑战前所未有。“为满足高电磁兼容性和高指向精度的世界性技术难题，我们对伺服控制系统设计、动态仿真、标校、调试、测试方法和验证等一系列关键技术开展攻关，完成了高电磁兼容性伺服控制系统的设计、加工和集成工作。”

据悉，SKA中频天线的伺服控制系统需要满足高电磁屏蔽指标，才能实现高灵敏度观测。同时，采用全数字高精度伺服驱动控制设计及高精度座架和天线结构的保型设计，从而实现千分之三度的高指向精度。当接收到观测指令时，分布在上千公里范围的几千面天线将精确地同步对准同一观测目标，持续同步跟踪观测，实现最大的接收效率。

SKA中频天线中心区域阵列建在南非卡鲁地区，属于干旱台地高原，因此天线的运输、集中建设、运行、后期维护等都成为技术人员需要重点考虑的问题。“针对批量化建设、沙漠环境安装集成以及使用维护的特点，为了便于运输与组装，我们对天线反射体、座架、方位俯仰机构和轴承进行了模块化设计，各模块部件像积木一样易于拆装。驱动器、电机、减速机等结构则被设计为现场可更换单元，无需返场维护，便于设备维护。”SKA中频天线结构项目负责人王大为说。

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