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射电望远镜的可靠性与效能 精选

已有 5084 次阅读 2012-4-22 21:08 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记|关键词:维修,工程,射电望远镜,科学研究| 工程, 科学研究, 射电望远镜, 维修

       效能这个词以前听过不少次,不过真正有点体会还是得益于去年初对工程管理方面的培训。当时课上老师举了一个例子,假设某国空军的战机数量和另外一国持平, 那么这两国空军的战斗力并不一定相等。除了人员、战术、战机性能等方面的差异,还有一项不是很显见的指标对战斗力有很大影响。考虑,如果两国空军的人员、 战术、战机性能都相差无几,但是,一国空军的战机连续作战900小时需要维修一次,维修时间是100小时,而另外一国空军的战机连续作战100小时就需要 维修一次,维修一次需要100小时,那么第一国空军的效能(战斗力)实际上大约是第二国空军的2倍。这是一个简单的例子,但是我原来根本没有考虑过。这个例子告诉我们,可靠性是工程中不可忽视的一项指标,它直接关系到最终的效能。
       我刚开始工作的时候,接触实际的射电望远镜不多,工程方面的知识就更少。那时考虑科学目标对工程指标的要求的时候,总是想“越灵敏越好”、“越精细越好”。这对于科学研究来说没有问题,科学的目标就是突破,做到极致,但是对于一项实际的工程,经费有限,不可能每个指标都达到极致。这个时候就要考虑取舍的问题。在头脑里装着“效能”这个词有时候就能对这种取舍有所帮助。作为一个例子,考虑射电望远镜的馈源。
       现在的射电望远镜已经进入多波束观测的时代,焦平面上通常有不止一个馈源。Arecibo望远镜L波段的多波束馈源共有7个波束,中心一个,其余六个围绕中心的这个馈源排成六边形。FAST望远镜L波束多波束馈源将有19个波束,中心七个波束的分布和Arecibo相同,在此基础上,外围还有12个波束, 每六个排成一个六边形。在进行中性氢观测时,将多波束馈源的六边形一边放为水平,逆时针转动19.9度,然后沿水平方向扫描,这时波束形成的扫描线间距相 等。对于Arecibo的7波束,这些波束的扫描线各不相同,而对于FAST的19波束,某些扫描线是互相重合的,一共有6对这样的扫描线。这些重复的扫描线就有助于提高多波束馈源的可靠性。可以证明,除了中心馈源,如果其它任意1个或2个馈源出现故障,只需要将馈源平面旋转60度,按原来的方向扫描,就 可以保证每条扫描线都有正常工作的波束。所以,在中性氢扫描观测中,中心波束是可靠性的关键,只有保证中心波束正常工作,多波束馈源才能正常工作。因此, 在经费有限的情况下,中心馈源就值得做得更好一些。
       在射电望远镜中还有如多波束馈源的中心馈源这样的部件,它们对于望远镜的可靠性十分关键,只有保证了这些部件的可靠性才能保证望远镜的效能。效能装心中,可靠比山重。

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