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【书评】未来射电天文观测的基础 ——巨型射电望远镜结构
发布者:许谦   编辑:8883澳门新莆京老版本   发布时间:2022年07月28日

书籍简介:

《巨型射电望远镜结构设计》,范峰、钱宏亮、刘岩著,沈士钊主审,国家出版基金资助项目,“十三五”国家重点出版物出版规划项目,现代土木工程精品系列图书,建筑工程安全与质量保障系列。

作者简介:

许谦,中国科学院新疆天文台天线技术实验室主任,QTT天线结构与测量系统总工程师,正高级工程师,博士生导师。

 

近年来我国航天事业飞速发展,载人航天与探月工程任务进展顺利,实现了太空行走与太空交汇对接、月球软着陆探测,彰显了我国的航天实力。目前,我国正在实施高分辨率对地观测、空间站建设、大容量远距离通信等重大航天任务,这些航天任务均离不开巨型射电望远镜结构设计。自1960年开始,我国也先后自主设计并建造了一批有代表性的全可动射电望远镜,例如上海佘山65 m射电望远镜和北京密云50 m射电望远镜。然而很多时候来自太空天体的无线电信号极其微弱,阅读宇宙边缘的信息需要口径更大、精度更高的望远镜。在此背景下,近些年陆续出版了若干关于射电望远镜的专著,为推动射电天文领域的发展提供了有价值的参考资料。但与此同时,从结构工程师的角度,多年来针对巨型射电望远镜结构技术一直缺乏一本内容全面深入、概念清晰的著作。哈尔滨工业大学学者们近年来挑战巨型射电望远镜结构的基本理论与设计方法这一难题,并撰写出版了学术专著《巨型射电望远镜结构设计》。

该著作以作者团队承担的国家重大望远镜工程项目为背景,内容系统综合,不限于介绍有关望远镜结构的大量计算分析,更加凸显由于反射面口径的增加所产生的前所未有的关键技术问题,讨论并较为明确地阐述这些结构难题是如何予以解决的。从工程实践中提炼科学问题、清晰阐述解决问题的思路是本书强调的重点。本书上篇围绕固定型的球面射电望远镜结构技术展开介绍,基于的工程背景是国家大科学工程500 m口径球面射电望远镜(简称FAST)。FAST工程建设不仅实现了多项自主创新,更显著提升了我国射电天文学的研究和技术水平,综合性能达到国际领先水平,未来将对我国天文学实现重大原创突破具有重要意义。研究团队历经13年,先后在前期的结构方案、形态优化、变位策略,以及后期的结构安全与精度控制等关键问题上取得了一系列丰硕成果,为国家大科学工程FAST的工程实践奠定了坚实的基础, 为推动我国射电天文技术的发展做出了很大贡献。下篇全可动型射电望远镜结构技术,基于的工程背景为上海65 m全可动射电望远镜和新疆110 m全可动射电望远镜。前者满足了嫦娥探月工程二期、三期的测定轨、定位以及各项深空探测任务需求,目前是亚洲最大、总体性能位列全球第三的全方位可转动大型射电望远镜;后者将成为世界上单口径最大的全可动、高灵敏度、多学科目标、国际领先的通用型射电望远镜。

为此,秉承以科学研究服务工程实践的理念,该书梳理并集成在巨型射电望远镜结构关键技术领域所取得的重大突破,注重基础理论与实践结合,既有围绕国际学术前沿问题所开展的基础理论创新,又有紧密结合航天任务需求的具体实践验证,是国内首部系统论述巨型射电望远镜结构设计的专著。该著作的出版,可为从事望远镜结构工程研究与设计的科研工作者提供借鉴与参考对于提高我国巨型射电望远镜结构设计水平、满足航天型号任务的应用需要以及推动机构学的发展,具有重要意义。

此外,书中给出了巨型射电望远镜结构设计实例,融合了设计者的奇思妙想与创新发明,可让读者体会到巨型射电望远镜结构的奇妙与魅力,引导更多的科技爱好者从事这一领域的研究。因此,该专著也可作为广大青少年的课外读物,激发青少年对我国射电天文事业的热爱和兴趣。书中介绍的巨型射电望远镜结构设计方法甚至可以帮助青少年朋友设计出一些新颖的巨型射电望远镜结构,通过自己动手制作各种巨型射电望远镜结构模型,增强对结构原理的深入理解,这对于培养广大青少年的创新思维、提高他们的动手实践能力具有十分重要的意义。

该书希望带给有志于从事航天事业的工作者一些理论和方法的启迪,引领他们关注甚至在未来创造出更高水平的巨型射电望远镜,为我国空间站建设、太空电站建设、深空探测、载人登月登火等重大航天计划作出贡献。

编辑审核:8883澳门新莆京老版本