巨型望远镜反射面非均匀温度场效应与形状控制

为了提高深空探测能力，建造口径更大、精度更高的巨型望远镜已经成为世界天文界的重要发展方向之一。反射面的形状拟合精度是衡量射电望远镜工作性能的一个重要指标，而日照非均匀温度场是影响巨型望远镜反射面形状精度的主要因素之一。申请者以我国在建或拟建的巨型望远镜为平台，以前期相关研究成果为基础，针对望远镜反射面结构日照非均匀温度场特性、作用效应及形状精度控制等关键技术展开研究：（1）对巨型望远镜日照非均匀温度场进行数值模拟，研究不同条件下日照温度场的特性；（2）对反射面在非均匀温度场作用下的结构效应进行研究，掌握其特点和规律；（3）研究反射面在非均匀温度场作用下形状精度控制方法，实现反射面形状精度的实时调控。结合已有的望远镜或模型进行试验验证。通过本项目研究形成关于非均匀温度场相关问题的完整理论和技术体系，并获得技术突破，为我国在建或拟建巨型望远镜的设计和高效运行提供必须的理路基础。

反射面的形状拟合精度是衡量大口径、高精度巨型望远镜结构工作性能的重要指标，而日照非均匀温度场是影响反射面形状精度的主要因素之一。本研究以我国在建或拟建的巨型望远镜为平台，针对望远镜反射面结构日照非均匀温度场特性、作用效应及形状精度控制等关键技术展开研究：（1）通过理论推导结合数值方法，研究反射面结构与外界环境热量传递的机理，建立合理简化且能够反映实际情况的传热边界条件和求解温度场的数值计算模型，掌握了巨型射电望远镜结构复杂条件下非均匀日照温度场的特性；（2）研究日照非均匀温度场对反射面结构的作用效应及机理，详细统计、分析了不同温度场条件下反射面结构温度效应的分布规律；对整个望远镜支承结构非均匀温度场进行分析，并对比单独考虑主反射面、支承结构与主反射面支承结构共同考虑时的结构温度场及其效应的差别；（3）研究保证反射面形状精度的调控补偿方法，开发了针对巨型望远镜结构的实时监测系统，并结合FAST30m模型进行试验验证；（4）研究了巨型射电望远镜结构“太阳灶”效应及计算方法，掌握了不同工作旋转角下“太阳灶”问题的产生时间、持续时间以及副反射面的最高温度。通过本项目研究形成关于望远镜结构非均匀温度场相关问题的完整理论和技术体系，为我国正在建造和即将建造的巨型望远镜结构高效运行提供了可靠的技术保障。