FAST·创新∣“美瞳”精灵般转动：我所研制的“馈源舱”完美体现FAST的双重属性

 围绕观天巨眼，有六座近百米高的支撑塔，高耸入云。塔顶垂下六条柔性钢索，将椭圆形的馈源舱吊在半空的“锅心”处。“如果说FAST是观测深空的巨眼，那么，馈源舱就犹如这只眼睛的巨大瞳孔。”54所FAST馈源舱总设计师李建军说。

球面可以反射信号，但是却不能聚焦信号，在观测天体的时候，只有形成适合观天的抛物面，才能将汇聚的信号传给科学家进行处理。“馈源舱处于每个抛物面的焦点位置，其作用就是聚焦反射面收集到的信号，实现科学家高灵敏度的太空观测。反射面要根据观测的天体运动变形，抛物面的形状变了之后，焦点的位置就发生了变化，馈源舱位置必须跟着动。”李建军介绍，根据FAST可变形的抛物面形状，馈源舱有一个移动的范围，它将在直径206米，距地140米-180米的空间范围内移动。

虽然看起来馈源舱就像悬挂在大锅中的一枚果子，但是，实际上，馈源舱是一个直径13米、高6米的庞然大物。大锅变形的时候，如何实现柔性悬挂下瞬间移动到焦点，并保证馈源舱里的接收机纹丝不动，“这对我们提出了极高的要求。FAST是国家大科学工程，可以说，馈源舱是最能体现科学性和工程性双重属性的一个系统。”

李建军说，科学属性是一个探索属性，馈源舱从一开始的设想，随着工程的进展，一直在根据科学家的认识不断修正各项指标，不断完善性能。馈源舱的研制过程，也是一个边学习、边研究、边设计、边实验的过程。“可以说，馈源舱是一个集体智慧的结晶。几乎每个重要的细节，我们都邀请清华大学、北京大学等顶尖专家进行评审，确保方案不断优化。”

经过千锤百炼的试验的试验，李建军团队最终确定通过两级精密调整实现接收机静位在毫米级，从而实现舱移动如风，但接收机自岿然不动。“第一级调整通过AB轴机构，主要是从宏观上弥补大尺度的移动。第二级是stewart平台，通过精密的二级调整将接收机稳定到毫米级。”

馈源舱从设计上一直在优化，与美国Arecibo300米射电望远镜相比，其重量大大减轻。Arecibo馈源舱系统总重量为1000吨，如果延用这个方案，那么FAST馈源舱的重量至少在3000吨。但实际上，FAST馈源舱重量仅仅是30吨。重量减轻了，性能却不能降低，同时还要满足柔性移动的要求。难度可想而知。

“而且，FAST毕竟是一个工程，有进度、质量和成本的要求。”这种既矛盾又统一的两重属性，也给团队带来了很多难以想象的困难。“馈源舱要求达到很高的屏蔽功能。馈源舱是一个集多种技术于一体的光机电一体化综合系统，因此不可避免的会有很多电磁信号的辐射。如果不能屏蔽这些信号，就会与收集到的宇宙信号混杂到一起，科学家将无法进行分离。”李建军自豪地说，目前，FAST做到了160db（分贝）的指标要求。美国300米的屏蔽指标是120db。“可以说，我们已经做到了世界一流。”

馈源舱于今年5月底安装完毕后，就进入了调试阶段。54所技术人员做了大量的地面静止试验和空中移动试验，目前，FAST已经具备观天条件。“慧眼”看天外，观天巨眼开启，这个据说能够看到宇宙边缘的中国天眼，相信一定能够开启人类探索宇宙奥秘和外星生命的新纪元！