苦心孤诣完成“智慧拼图”——BINGO射电望远镜设计团队背后的故事

　　在亚马逊森林边的巴西帕拉伊巴州，即将迎来一座中巴两国技术人员联合打造的科技重器——“捕捉宇宙中重子声学振荡信号（BINGO）”射电望远镜。这个被科研人员誉为地球“警卫员”的射电望远镜，除了将探测来自宇宙深空的重要信号外，还能跟踪卫星、陨石等小天体运动，侦查地球可能受到的入侵威胁。这台天线的主体设计、加工等重要工作是由中方完成的。来自中国电科网络通信研究院的技术团队承担起研制重任，成为整个项目中不可或缺的核心力量。

　　天线界的“建筑师”

　　“我们需要确保天线结构在各种工况下的安全性。”项目总设计师王大为说。由于天线将建在热带雨林的山坡上，自然环境对结构设计提出了极高的要求。高温、高湿、强风、暴雨，这些因素都可能对天线的稳定性造成影响。而天线本身由数以万计的杆件组成，结构复杂，工况多样，每根杆件的应力值都必须满足最不利条件下的安全标准。面对这些挑战，王大为带领团队投入到紧张的设计工作中。为了找到最优的结构方案，他反复查阅资料，不断调整设计。他提出采用参数化方法，通过力学仿真软件，逐根分析杆件的应力分布，再根据最不利工况下的许用应力值，优化结构设计。

　　“每根杆件的粗细都要精确计算，不能有丝毫马虎。”王大为说。他每天的工作就是反复模拟、调整、再验证。有时，一个参数的微小变化，就需要重新计算整个结构的稳定性。这样的工作，他一做就是几个月。在一次关键的仿真测试中，团队发现一部分结构在模拟地震载荷冲击下的应力值超出了安全范围。王大为赶紧带领团队重新审视设计思路，通过调整杆件的连接方式，优化了减震结构，最终找到了一个既能满足强度要求，又能适应复杂环境的解决方案。“成功了！”当最后一组数据通过验证时，王大为长舒一口气。10550根杆件在他的描绘下，逐渐被设计成一个结构艺术品。

　　跨领域的“翻译师”

　　“天线领域与建筑领域联动还是天线设计的第一次。”结构设计师李增科站在试验场的拼装架前，看着由328块标准单元组成的天线骨架在阳光下泛着金属光泽。这个原本需要整体运输的庞然大物，如今被分解成可拆卸的模块，即将启程前往海外建设现场。而这一切，始于他办公桌上那堆泛黄的建筑钢结构规范手册。

　　当初接到任务时，李增科盯着电脑屏幕上的天线模型发了愣。常规天线设计无法满足海外运输要求，而要用化整为零方案，意味着必须突破传统天线结构设计的框架。“建筑钢结构的设计原理或许能解决这个问题。”这个念头冒出来时，他正在翻看一本偶然在图书室发现的《空间网格结构技术规范》，可问题接踵而至。建筑、天线、媒介三个设计软件之间没有通用格式，脑海中的图纸像被撕碎的拼图，无法成形。李增科看着屏幕上交错的线条调侃道：“这天线设计像是在翻译。”他开始在办公桌上堆满建筑钢结构软件的参考材料，从最基础的节点连接规范学起，直到能熟练运用参数化建模工具。两个月里，他用了8款媒介软件。一天凌晨，当第8款软件成功转化了天线与建筑结构的参数时，他趴在电脑前睡着了，手掌下是写满调试记录的笔记本。最终选定的转换方案，让原本需要数万张图纸的设计工作量锐减至千余张，每个模块的安装误差控制在±0.5毫米以内。当天线在试验场成功安装时，李增科抹了把汗，抬头望向拼装架，他终于实现了 从“建筑语言”到“天线语言”的完美翻译。

　　面板分块的“拼图家”

　　在射电望远镜的结构设计中，反射面板是决定接收精度的关键。主反射面要求面型精度≤3毫米，副反射面面型精度≤4毫米——这相当于在40米见方的曲面上，每块面板的形变误差不能超过硬币厚度的三分之一。面对这样的指标，结构设计师张子乾在设计图纸前反复推演：如果采用传统模具成型的40米*40米曲面结构，在项目要求的加工周期内根本无法实现。

　　“必须另辟蹊径。”张子乾在技术讨论会上敲了敲投影幕布。他翻阅了上百份文献后，决定采用多平面拼接逼近曲面的方案。但新的难题又来了——分块尺寸如何设计？在实验室的白板上，张子乾用红色马克笔画出两组极端情况：如果每块面板尺寸过大，精度必然难以达标；如果分块过多，支撑结构的重量和安装复杂度又会成倍增加。他盯着白板上密密麻麻的计算公式，在空白处写下了解决方向：“需要找到结构强度与加工精度的平衡点。”接下来的两个月里，张子乾的电脑屏幕几乎全天亮着。凌晨三点的办公室里，他正在调整第37版分块方案，模拟显示某块面板的热变形量超出临界值0.05毫米，他立刻推翻当夜的全部计算，重新校核材料膨胀系数。在方案攻坚的关键阶段，张子乾的笔记本上记满了各种尺寸组合的优劣分析。其间，他身体突感不适，无法到办公位工作的时候，他便用手机远程指导团队调整仿真参数。终于，最后一版最优方案诞生了。“检验通过！”视频会议的投影幕布上，由1236块精密拼接面板组成的反射面正在模拟接收深空信号。张子乾久违地笑了，这是近两个月来他第一次露出笑容。那些曾困扰他的技术难题，都将化作天线模拟运行时的银色弧光。

　　未来，在亚马逊雨林深处，BINGO射电望远镜的银色穹顶将接收来自宇宙深处的信号。这一巨物的背后，是项目团队无数个深夜的参数推演与精诚协作。网络通信研究院的技术团队正用钢铁与智慧的交响曲，谱写着探寻深空奥秘的曲谱。

　　记者王立鹏 通讯员李燕茹