封面新闻记者 杨晨 雷远东 柴枫桔
1月11日，被誉为“我国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）顺畅经过国家检验，投入正式运转。
“我国天眼”坐落贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县的喀斯特洼坑中，是国际最大单口径射电望远镜，其建设单位为我国科学院国家地理台。
关于观赏“我国天眼”的人们来说，最深的形象莫过于它那巨大的反射面，俗称“大锅”。这口“大锅”呈球形，口径达五百米、锅沿间隔锅底高差一百五十米、倾角近60°，其外表是厚度仅1毫米且开孔50%的铝合金面板。未来，怎么对望远镜的这口“大锅”进行日常的巡检修理以及整理，且不能损坏承重有限的反射面板？
跟着“我国天眼”的正式运转，由我国科学院国家地理台和航空工业特飞所协作研发的“微重力蜘蛛人”设备也将投入到正常的运用中，处理“大锅”的日常保护问题。其首要采用了蜘蛛人体重（浮力）配重平衡技能，运用氦气球浮力抵消蜘蛛人本身的大部分体重，确保蜘蛛人可在“大锅”外表行走和进行相关查看保护作业，且不会对“大锅”形成损坏以及影响到FAST的正常观测。
运作原理
靠浮力减轻自重抵达在“大锅”内“行走”的平衡
“微重力蜘蛛人”设备最首要部分是一个直径超7米的氦气球。圆球内部，设有隔层，别离注入了氦气和空气。
“氦气首要供给升力，而空气的存在是为了调理整个气囊内部的压力。由于在实在的状况中，跟着温度或许高度的改变，气囊内压力也会有所改变。比方温度假如升高导致气囊压力超越安全阈值，那就要开释必定的空气进行降压。” 航空工业特飞所工程技能中心技能部部长纪章辉表明，正常的状况下，气囊的压力都会控制在安全范围内。
研发团队选用了氦气这种轻质气体来发生设备所必需的净浮力。“氦气不像氢气，易燃易爆。其密度小，归于惰性气体，常温常压下不会发生化学反应。”
纪章辉解说，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”。整个设备能够很好的满意一名正常成人在“大锅”上进行正常作业的需求，其运作的基本原理便是靠浮力减轻自重，然后抵达刚好适用于作业面上“行走”的平衡。
他表明，在正式作业前，还会称量工作人员的体重和气球的净浮力，然后调整配重分量，以抵达“大锅”内行走和作业的平衡要求，设备所装备的水箱也归于配重的一部分。“假如作业时，呈现极点状况，导致气球浮力下降，‘蜘蛛人’可拉动水箱上的阀门放水，康复之前设备的平衡状况，为蜘蛛人敏捷搬运至安全当地争取时刻。”
别的，“微重力蜘蛛人”能够不运用电子设备，保护检修作业时无电磁搅扰，不可能影响到FAST的正常观测，并且也能轻松完成多个“微重力蜘蛛人”对“大锅”不同部位的一起作业，然后进步作业功率。纪章辉表明，项目组之前也测验过长臂索吊或无人机，但因不易定位和调查遂抛弃。
前期预备
半年时刻实验核算出设备配重公式
让“微重力蜘蛛人”能在“大锅”上“飞檐走壁”进行作业的背面，是长达半年的规划、实验以及核算。
纪章辉介绍，团队从2018年11月份就抵达贵州调查“天眼”现场，并开端进行前期可行性证明。“从2019年2月到8月，咱们就作了具体的规划、核算以及了解实验，并开端出产制作。”上一年10月，该设备正式被国家地理台检验。
在证明研发阶段，纪章辉及其团队进行了有限元剖析，收集了“天眼”所在地一年的风速数据，核算并模仿实验在六种工况下，设备的运作状况，一起还要剖析评价“大锅”的反射面板和在“大锅”内矗立的多个丈量基墩的承载才能。“由于咱们在将氦气球下到‘锅’里，于‘锅’内牵引移动和完成任务收回时，都要运用“大锅”边际的搬运渠道和丈量基墩架起索道，所以有必要确保绳子的张力不会对这些辅佐设备形成损坏。”
更重要的是，团队经过精细核算找到蜘蛛人自重及配重和氦气球浮力之间的平衡值，研究出适用于不同人（体重）和环境（温度、海拔高度）通用公式。“这样咱们在实际操作时，就能够直接套用，在确认蜘蛛人后作一些配重的加减就行。”
当“微重力蜘蛛人”进入“大锅”开端作业时，经过基墩架起索道，整个设备将遭到不同方向三条绳子的牵引，使蜘蛛人的活动会集在一个三角形范围内。“这样做更具稳定性且更好精确认位。”纪章辉解说，蜘蛛人除了穿戴好防护设备外，手臂、膝盖、脚底等都会戴上减压板，防止压力过大对碰触到的反射面板形成损坏。
特飞所工程技能中心试飞实验部的蜘蛛人谢洪源告知了在“大锅”内“行走”的“诀窍”：双脚放下呈八字形，手指尖悄悄触摸反射面板以助力向前。“作业时还得考虑到风速，假如现场监测抵达了3m/s，最好作逗留调查。”
据悉，考虑到整个望远镜及周边区域对电波安静环境的要求，未来整个作业团队还将规范相关指令信息的传递，多运用规范一致的手势或旗语，防止因运用对讲机而形成对望远镜地理观测的搅扰。
