刊登日期 : 31/07/2021
射電望遠鏡是人們探索宇宙的「眼睛」，其口徑越大，「視野」越廣；靈敏度愈高，「視力」愈好。目前全世界最大、最靈敏的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），坐落於貴州喀斯特天坑中，被稱為中國的「天眼」。這個重逾萬噸的「中國天眼」，是怎樣被安放在群山之間，又如何保證「視力」卓絕？數千名中國科學家、工程師和一線工人，用9年時間解答出了這道世界難題。
這個難題險令中國天眼「擱淺」
科學界有句話叫「百米極限」，即口徑超過百米的射電望遠鏡，實現高精度是世界難題。「中國天眼」口徑達到500米，精度達到了毫米級，最重要的一項關鍵技術就是獨特的「索網結構」。
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4,450塊反射面板組成的反射面，如同「天眼」的視網膜；由近9,000根鋼索織成的索網，就如同肌肉和神經，將整個反射面板懸空固定，並控制其變換形狀，可以「無死角」捕捉來自宇宙的訊號。
「這是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的索網工程」，FAST總工程師姜鵬表示。
要實現反射面板的變形，組成索網的鋼索，對抗疲勞性能要求極高，最大工作應力幅要達到500MPa，是國家標準的2.5倍，也就是每一根鋼索，需要承受31噸至94噸的拉力變化。當時全世界同類鋼索最高應力幅也只有250MPa，國內外都沒有可藉鑒的經驗。在2010年、FAST開工前一年，索網實驗的失敗，險些讓「天眼」工程擱淺。
中國天眼鋼索實驗：從1次到200萬次
姜鵬對當年的「索網攻關」記憶猶新，形容「可能是有史以來最系統、最大規模的索疲勞試驗」。他回憶，時任FAST總工程師、被稱為中國「天眼之父」的南仁東，為找到合適的鋼索，跑遍了大半個中國，一度每天只睡4個小時。
當時現成的鋼索基本一拉就斷，經過近百次失敗和不斷改進，團隊終於研製出了超高耐疲勞鋼索，在200萬次迴圈載入條件下可達500MPa應力幅，「國際上尚無先例」。
在落差150米、地形複雜的喀斯特天坑安裝「索網」，也是史無前例的工程。
姜鵬形容，索網的成功安裝，背後是幾千名一線工人的血汗，「六千多根鋼索，裝錯一根都不行。大型機械進不去，洞都靠人工挖，最深的洞38米，掉下一個小石子就會非常危險。」
中國天眼建設 獲69項專利
從2011年開工建設，2016年建成啟用，到2020年1月通過國家驗收——9年時間裏，中國科學家、工程師們攻克了無數難題，從專利數量可見一斑：發表論文300餘篇，獲得第一專利權人的授權專利69項，其中發明專利39項，實用新型專利30項。
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通過國家驗收後，「中國天眼」將全力投入科學觀測。「希望它的科學成就比工程成就更大，這才是我們期待的結果。」姜鵬說。
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