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南京天光所与新疆天文台在大型射电望远镜实时主动面技术合作研究上获得重要进展

射电望远镜的主反射面的面型精度是影响大型射电望远镜性能的关键因素,为保证望远镜良好的工作性能,需要使射电望远镜的天线反射面变形误差保持在相对于波长较低量级的水平,进而能够保证高效和高性能的天文观测。对于大型射电望远镜,主反射面尺寸往往在几十甚至上百米,环境载荷(重力、温度、风载)的变化对主反射面的精度影响十分显著,要在全观测过程中始终维持庞大的主反射面精度是一个巨大的挑战。

中国科学院南京天文光学技术研究所李国平研究员团队,在国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)技术和运行经验基础上,积极开拓主动面技术在射电望远镜主反射面上的应用和转化,与中国科学院新疆天文台王娜研究员团队一起,针对大口径全可动大型射电望远镜主反射面的实时面形维持,提出了一整套技术方案,包括大行程位移促动器,高精度边缘倾斜传感器以及基于两者的面形主动维持闭环系统等,已取得了重要进展。

研究团队针对新疆奇台110米射电望远镜的主反射面面型精度要求,完成的主要工作有:1、研制出大行程高精度位移促动器,其行程大于50mm,定位精度优于15μm;2、研制的新型边缘位姿传感器,采用光学测量方案,基于团队提出的三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法,其测角精度优于0.2";3、基于上述两者建立的主动实时面型维持系统,通过实时闭环算法,能实时闭环保证110米射电望远镜主反射面面形精度优于0.2mm,该方案及相关研究成果可以用于大型拼接镜面望远镜的镜面面型维持与共相拼接中。

相关研究成果2022年1月发表在Publication of the Astronomical Society of the Pacific (PASP) 上,该项目得到国家重点基础研究发展计划(973计划)(2015CB857100))、国家自然科学基金(U1931207, U2031207, 12073053, U1931126, 1331204))以及LAMOST项目支持。  

主动反射面面型维持闭环系统