“中国天眼”这座世界最大的天文观测设备——500米口径球面射电望远镜（FAST），是中国天文学和制造业领先世界的标志，更是无数科技工作者和工程技术人员创造的奇迹。

灵敏度超过德国100米口径望远镜10倍以上，综合性能比美国“阿雷西博”提高10倍，世界最大的超大跨度、超高精度、主动变位式的索网结构……“中国天眼”创造了数项世界之最和59项发明专利。负责设计和研制FAST反射面单元及馈源舱的中国电科总经理樊友山认为，“天眼”的成功提升了整个国家的工业、制造业水平。

日前，中国天眼FAST运行维护作业机器人系统项目通过验收，其中反射面激光靶标维护机器人能实现反射面上的激光靶标维护，犹如给中国天眼这口“大锅”进行“刷洗”工作。该项目完全由我国自主开发，具有自主知识产权，极大提升了FAST维护作业的效率和安全性。

世界级射电望远镜在贵州诞生

中国天眼（FAST）是一座具有世界级科学地位的射电望远镜，位于中国贵州省大方县。它的直径达到500米，堪称是世界上最大的单口径射电望远镜，超越了其他同类设施。这座令人瞩目的科学巨兽在其庞大的直径下，拥有着强大的天文学研究潜力。

2016年9月25日，世界上最大的望远镜：FAST落成启用。在突破一个个难题之后，这个曾经被公认为世界难题的天文项目，终于光彩夺目地屹立于世界天文学的前沿。中国科学家曾打过这样一个比方：如果有人在月球上打手机，也难逃中国天眼的视线。这意味着，宇宙中最微弱的无线电信号也会被世界上最灵敏的中国天眼所捕捉。

美国人说：“中国最大的天文望远镜将开始搜寻外星人。”英国人说：“中国未来可能的发现甚至会超出我们最疯狂的想象。”

为什么“中国天眼”被誉为世界上最灵敏的望远镜？其关键在于它所具备的独特优势。首先，巨大的500米直径使得“中国天眼”可以接收更多的射电信号，相较其他望远镜，拥有更高的收集灵敏度。其次，FAST采用球面设计，使得它能够在不改变天球坐标的情况下，全方位观测目标。这一优势使得它在探测广角范围内的天体和信号时，具有无可比拟的优势。

更为关键的是，FAST的反射面是由4,450个可调节的三角形面板组成，这些面板可以精确调整朝向，以实现精确的指向控制。这种精确调整的能力使得FAST能够快速且准确地响应天体的观测需求，从而大大提高了观测效率和信号捕获灵敏度。

这只眼睛，作为一个多学科基础研究平台，可以将视线伸向宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体。2019年10月以来，FAST年观测时间稳定在5300小时左右，望远镜性能也在不断提升，巡天效率实现数量级提升，发现800余颗新脉冲星，是同期国外同类型观测设备发现脉冲星总数的3倍以上，成为全球搜寻脉冲星效率最高的射电望远镜。

“微重蜘蛛人”解决望远镜检修维护“难”

要保障“中国天眼”的观测效果和数据准确性，运行维护显得至关重要。“中国天眼” 在观测过程中必须保持极高的稳定性，以捕获宇宙中微弱的射电信号。任何微小的干扰或振动都可能干扰到观测数据的准确性。因此，对望远镜的稳定性要求极高，需要科学家和工程师们采取一系列精密措施来保证其平稳运行。

随着“中国天眼”的正式运行，由中国科学院国家天文台和航空工业特飞所合作研制的“微重力蜘蛛人”设备投入使用，解决“大锅”的日常维护问题。其主要采用了蜘蛛人体重(浮力)配重平衡技术，利用氦气球浮力抵消蜘蛛人自身的大部分体重，保证蜘蛛人可在“大锅”表面行走和进行相关检查维护作业，且不会对“大锅”造成损坏以及影响到FAST的正常观测。

“微重力蜘蛛人”设备最主要部分是一个直径超7米的氦气球。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。因为在实际情况中，随着温度或者高度的变化，气囊内压力也会有所变化。比如温度如果升高导致气囊压力超过安全阈值，那就要释放一定的空气进行降压。”航空工业特飞所工程技术中心技术部部长纪章辉表示，一般情况下，气囊的压力都会控制在安全范围内。

研发团队之所以选用了氦气这种轻质气体来产生设备所必需的净浮力，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。”纪章辉解释，作业时，配合着相应的安全措施，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”。整个设备能够满足一名成人在“大锅”上进行正常作业的需求，其运作的基本原理就是靠浮力减轻自重，从而达到刚好适用于作业面上“行走”的平衡。

他表示，在正式作业前，还会称量工作人员的体重和气球的净浮力，然后调整配重重量，以达到“大锅”内行走和作业的平衡要求，设备所配置的水箱也属于配重的一部分。“如果作业时，出现极端情况，导致气球浮力下降，‘蜘蛛人’可拉动水箱上的阀门放水，恢复之前设备的平衡状态，为蜘蛛人迅速转移至安全地方争取时间。”

另外，“微重力蜘蛛人”可以不使用电子设备，维护检修作业时无电磁干扰，不会影响到FAST的正常观测，而且也可以实现多个“微重力蜘蛛人”对“大锅”不同部位的同时作业，从而提高作业效率。纪章辉表示，项目组之前也尝试过长臂索吊或无人机，但因不易定位和观察遂放弃。

中国天眼运维新升级：进入“智能机器人时代”

7月26日，国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“重大科学基础设施FAST运行维护作业机器人系统”项目，在“中国天眼”通过现场验收，智能机器人为“中国天眼”提供运行维护保障。

此次通过验收的项目包括5套机器人系统和平台，分别是馈源支撑缆索及滑车检测机器人、促动器自动化维护机器人平台系统、反射面激光靶标维护机器人、馈源接收机拆装机器人及无线电干扰智能监测系统、馈源舱全天候智能测量系统。中国科学院自动化研究所表示，该机器人系统整体上由靶标维护执行系统、全向运动平台和导航系统组成，能够进行反射面全向行走、靶标位姿的精确三维测量、旧靶标拆卸抓取、新靶标装配拧紧等操作，可自主完成靶标的更换和清洗任务，开展全自动的靶标维护工作。

馈源支撑缆索及滑车检测机器人： 这个机器人系统的功能在于对"中国天眼" 大型结构中的高空6根钢索和滑车进行安全检测。它的机动性和智能化使得人工难以到达的区域也能得到全面检查，确保望远镜结构的稳定性和安全性。

促动器自动化维护机器人平台系统： 这套系统承担着对主动变形反射面的2225台液压促动器进行高效主动维护的任务。这些液压促动器是望远镜主动面板的重要组成部分，能够精确调整反射面的形态，保证观测成像的质量和准确性。

反射面激光靶标维护机器人： 这个机器人系统能够实现对大坡度、人工难以到达的反射面上的激光靶标维护。激光靶标是望远镜定位的重要依据，而这个智能机器人的出现为维护工作带来了更高效和精确的方法。

馈源接收机拆装机器人及无线电干扰智能监测系统： 这套系统实现了不同频段馈源接收机的自动更换，同时能够识别和定位无线电干扰源。这在保障"中国天眼" 天线系统正常运行和干扰监测方面具有重要意义。

馈源舱全天候智能测量系统： 这个系统克服了气候对现有测量系统的影响，实现了全天候观测。它的应用为"中国天眼" 提供了全天候连续观测的能力。

智能机器人系统的应用给"中国天眼" 的运行维护带来了巨大的提升。首先，它们的高效智能化使得运维工作更加快捷和精准，减少了人力和时间成本，提高了运维的效率。其次，这些智能机器人系统能够胜任对人类难以到达的高空、大坡度等复杂环境进行维护任务，保证了望远镜的正常运行。

通过智能机器人系统的应用，“中国天眼”的运维工作变得更加自动化、智能化，使得科学家能够更加专注于科学研究本身，而不必过多操心望远镜的日常维护。这为科学研究提供了更多的时间和精力，延长了观测时间，为天文学家们探索宇宙奥秘打开了崭新的大门。

中国科技取得惊人奇迹，令国人自豪，让世界惊叹。然而，我们在看到成绩的同时，也要进一步瞄准世界科技前沿，以更宽的思维和视角对标世界先进，要认识到我国发展还面临重大科技瓶颈，关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变，充分认清存在的短板和不足，继而精准施策、科研攻关、突破瓶颈，企及新的高点。

当今世界，科技竞争进入“白热化”，科技攻关和创新犹如“逆水行舟，不进则退”。今后科技工作者们仍要在新起点上秉持科研创新大无畏精神，向未知探索、向空白填补、向高点攀登，进一步厚植中国科技力量，提升自身竞争实力。

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