陆天眼维修 靠微重力蜘蛛人

2019年8月30日,「微重力蜘蛛人首度亮相天眼」,在反射面板上进行巡检实验。(新华社

1月11日,「中国天眼」是世界最大单口径射电望远镜。(新华社)

2019年8月30日,「蜘蛛人」在做实验前的准备工作。 (新华社)

11日,被誉为「中国天眼」的球面射电望远镜(FAST)顺利通过国家验收,投入正式运行,对于参观「天眼」的民众来说,最深的印象莫过于天眼巨大的500公尺口径反射面大陆民众还有一个俗称:「大锅」,这口大锅呈球形,其表面厚度仅1公厘且开孔50%的铝合金面板,未来如何对望远镜的这口「大锅」进行日常维修以及清理,且不能损坏「承重有限」的反射面板,是极大的考验

大陆国家科学院国家天文台航空工业特飞所特别研究出「微重力蜘蛛人」,利用氦气浮力抵消工作人员的大部分体重,保证「蜘蛛人」可在天眼表面行走和进行相关检查维护作业,且不会对其造成损坏以及影响正常观测

浮力吊挂减轻重量

「中国天眼」位于大陆贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县喀斯特洼坑中,是世界最大单口径射电望远镜,其为大陆科学院国家天文台建造,为了清洁这世界上最大的天眼,大陆航空工业特飞所工程技术中心技术部部长纪章辉表示,特别研发出「微重力蜘蛛人」气球,最主要部分是一个直径超7公尺的氦气球,圆球内部,设有隔层,分别注入了氦气和空气,氦气主要提供升力,而空气的存在是为了调节整个气囊内部的压力,因为随着温度或者高度变化,气囊内压力也会有所变化,温度如果升高导致气囊压力超过安全阈值,就要释放一定的空气进行降压。

纪章辉说,研发团队选用「氦气」,是因为氦气不像氢气易燃易爆,其密度小,属于惰性气体常温常压下不会产生化学反应,作业时,配合著相应的安全措施,氦气球将「吊」起作业人员让其能够在望远镜反射面上「飞檐走壁」,整个设备能够乘载一名成人在天眼上进行正常作业的需求,其运作基本原理就是靠浮力减轻重量,从而达到适用于工作人员的行走平衡。

设计精密准确定位

纪章辉说,「微重力蜘蛛人」的背后,是长达半年的设计、试验以及计算,团队从2018年11月份就到达贵州考察,从2019年2月到8月,作了详细的设计、计算以及摸底试验,并开始生产制造,去年10月,大陆国家天文台正式验收该设备。

研究团队通过精密计算找到蜘蛛人自重及配重和氦气球浮力间平衡值,研究出适用于不同人(体重)和环境(温度、海拔高度)的通用公式实际操作就可直接套用,在确定蜘蛛人后作一些配重的加减就行,当「微重力蜘蛛人」进入天眼作业,通过基墩架设索道,整个设备将受到不同方向三条绳索牵引,使蜘蛛人的活动集中在一个「三角形范围,具稳定性且准确定位。