Um die weltweit führende Leistungsfähigkeit des FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) zu belegen, eignen sich einige Zahlen: Die Öffnungsweite des Radioteleskops beträgt 500 Meter – es dauert rund 40 Minuten, um es einmal vollständig zu Fuß zu umrunden. Die gesamte Spiegelfläche hat eine Größe von 250.000 Quadratmetern, das entspricht 30 Fußballfeldern.
Dieses große Auge zur Himmelsbeobachtung sieht nicht nur beeindruckend aus, sondern bietet auch die weltweit höchste Empfindlichkeit. Wenn man FAST mit einem Auge vergleicht, entspricht die Empfängerkabine der Pupille dieses riesigen Auges zur Himmelsbeobachtung und übernimmt die Fokussierung. Je höher die Empfindlichkeit und genauer die Positionierung der Empfängerkabine, desto besser ist die Fähigkeit zur Erkennung schwacher Radiosignale aus dem Universum. Dies ist das wichtigste Kriterium bei Radioteleskopen. Die Empfängerkabine des FAST wiegt bis zu 30 Tonnen und wird über Seile an sechs Einspeisetürmen aufgehängt. Diese lassen sich präzise in der Höhe sowie nach links und rechts ausrichten. Aufgrund der frei schwebenden Aufhängung stellt der störende Einfluss des Windes das größte Problem bei der Positionierung und Fokussierung des Teleskops dar.
Die Empfängerkabine des FAST
Der störende Einfluss des Windes kann unberechenbar, paroxysmal, voller Wirbel und ungleichmäßig sein. Um dieses schwierige Problem zu lösen, ist die Empfängerkabine mit Servosteuerungen ausgestattet, die Entstörungs- und Positionsausgleichsvorgänge in Echtzeit ausführen können. Erstens erfolgt eine Grobeinstellung in X- und Y-Richtung durch das aus vier Servoachsen bestehende Antriebssteuerungssystem. Zweitens sind jeweils zwei Servoachsen für jede dieser beiden Richtungen eingerichtet. Sie bilden ein Master-Slave-System und treiben zwei kleine Getriebe an sowie anschließend mittels Regelkupplung über die Bewegungssteuerung und den Sercos Bus ein großes Getriebe, um den Spielausgleich durchzuführen. Die Positioniergenauigkeit beträgt 48 mm.
Das Antriebssteuerungssystem
Weitere sechs Servoantriebsachsen treiben die elektrischen Pole an, um den Stewart-Parallelmechanismus zu bilden. Dieser führt die Berechnung und Kompensation für sechs Freiheitsgrade mit der Bewegungssteuerung durch und sendet den Positionssollwert über den Sercos Bus, um die Feinanpassung für die Positionskompensation der Empfängerkabine zu vervollständigen. Mit einer Zykluszeit von 1 ms wird die zyklische Befehlswerteingabe der Antriebe zur Positionssteuerung in Echtzeit übertragen. Die Genauigkeit der Positionierung der Empfängerkabine kann 10 mm oder weniger betragen. Schließlich wird mit den 10 Servoachsen die Positionskompensation der Empfängerkabine in Echtzeit erreicht, wodurch das Teleskop während der Positionierung und Fokussierung felsenfest stabil bleibt.
Stewart-Parallelmechanismus
Theoretisch kann FAST elektromagnetische Signale empfangen, die 13,7 Milliarden Lichtjahre entfernt sind, also nahe am Rand des vom Menschen beobachtbaren Universums liegen. Es erweitert Chinas Mess- und Steuerungskapazitäten im Weltraum vom Mond zum äußeren Rand des Sonnensystems. Gleichzeitig ist seine extrem hohe Erkennungsempfindlichkeit 2,5 Mal höher als beim gegenwärtig fortschrittlichsten Teleskop der Welt, dem amerikanischen Arecibo.
Das erfolgreiche Design und der Betrieb dieses hoch anspruchsvollen Anwendungssystems des Radioteleskops nutzen die Vorteile der Sercos-basierten Steuerungs- und Antriebsprodukte von Bosch Rexroth.
