500米口径球面射电望远镜,简称FAST,位于贵州省黔南布依族苗族自治州大窝凼的喀斯特洼坑中。当时要找到一个合适的场地并开挖出这样一个凹槽,是很大的挑战。下面就给大家介绍一些关于FAST中的岩土工程问题吧!
岩土工程问题
1. 精细开挖
台址主要有四块,分别为——大窝凼、小窝凼、南窝凼、水淹凼。每块都需要确定开挖量优质的方案。基本思路是:建出场地众多山头的三维模型,根据望远镜尺寸确定球的半径范围。FAST的开挖精度达到了±200mm,在国际上都是非常棒滴!
2.高边坡治理
场地内有很多高而陡峭的山崖,岩溶裂隙、大型的石块、危岩都会危害到山体的稳定性。解决办法是打设锚杆,锚杆要穿过原来的“潜在滑裂面”,把可能会滑动的岩块拉住、锚固在更深层的岩石上。
3. 堆石体治理
风吹日晒、日久天长,总有海枯石烂的时候。山体表面会有石块剥落,甚至有大块的石头滚下来。兵来将挡水来土掩,岩土工程师给出的解决办法是用一个结构物把飞落的石头挡住,在一定时期内可以充当望远镜的保护伞。
4. 排水防水
FAST望远镜怎么排水?有两点保障:一是岩溶地区裂隙、溶洞发育广泛,大窝凼本身就是一个极好的排水场。二是场地内设置了很多排水沟,可以让水快速汇入洼地的最低处,然后排至水淹凼。
如此大的FAST具有哪些独门绝技呢?
独门绝技一:大口径 看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力就越强,而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。
作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20~30年内保持世界一流设备的地位,成为望远镜家族的掌门人。
独门绝技二:灵活自如的巨眼
根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。
如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
独门绝技三:毫米精度
FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在1毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
独门绝技四:深空猎手
首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。
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