50個六足位移系統應用在ALMA最大地基望遠鏡陣列中

探索13億光年

ALMA天文台的50座天線采用了PI的高精度六足位移台。在阿塔卡馬沙漠的極端自然條件下,六足位移台将根據射電望遠鏡的大型主反射器調準副反射器。

ALMA(阿塔卡馬大型毫米波陣列)天文台采用目前世界上最先進的望遠鏡;其天線接收毫米和次毫米波長的電磁輻射。ALMA提供的圖像具有無可比拟的分辨率及敏感度.

 

ALMA不僅能洞察新星系、恒星及行星的誕生,還能深入探索13億光年以外的早期宇宙中的星系。 ALMA對技術的要求極高:氣壓低、溫差超過50°C、風力強、沙塵大、雨水多,這些都是海拔5000米地區所必須面臨的考驗。

六足位移台用于調準副反射器

在這些系統的實施過程中,PI運用其深厚的技術知識以及長期積累的微米和納米定位技術經驗。 為保證最佳光程,副反射器會均衡機械系統上的外界作用。為補償天體旋轉進行的天線跟蹤、重力導緻的望遠鏡組件彎曲、熱反應或風載荷等現象,都可能導緻出現偏差。 六自由度六足位移系統安裝在副反射器後方,可實現次微米及弧秒級分辨率的六維定位。相比串聯堆疊型多軸系統,這種定位系統的并聯運動結構更緊湊、剛性更強,可産生相當大的共振頻率。由于僅啟用一個平台,因此移動的質量顯著減小,從而改善了動力學性能,并使響應速度明顯加快。 對于ALMA天線中的六足位移台,PI開發制造出了極其堅硬穩健的接頭,能适應極端自然條件下的系統運行。六足位移台可精确調整副反射器的位置,在幾個毫米的範圍内實現5微米的單向重複精度。

高性能控制器與高分辨率位置檢測

數字控制器中用于六足位移台定位控制的組件均采用特殊設計,可适應更低的大氣壓力。

借助這項高性能數字控制技術,再配以六足位移台各支柱上的增量位置傳感器和光參考傳感器,PI為ALMA天文台打造出一套高分辨率測量與控制系統。

成功啟動

在天文台投入運行前,PI利用Vertex Antennentechnik GmbH(一家通用動力公司)提供的ALMA VertexRSI測試天線對其定位系統進行了測試,驗證了該系統的可靠性和準确性。智利阿塔卡馬探路實驗(APEX)(ALMA的技術前身)的射電望遠鏡同樣也采用了這一高性能六軸定位系統。

迄今為止收集到的測量數據及由此推導的見解都極具科研價值,并且印證了射電望遠鏡及其精密組件的出衆性能。

關于ALMA

ALMA是指Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(阿塔卡馬大型毫米及次毫米波陣列),坐落于北智利安地斯山脈阿塔卡馬沙漠中的查南托高原。是由歐洲、北美、東亞及智利共和國合作開發的國際天文項目。歐洲專用天線的建設與運營由ESO(歐洲南方天文台)負責監控。2013年3月13日,ALMA正式投入運行。

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