本文根据与巨型麦哲伦望远镜的结构工程师Paul Rasmussen先生的访谈编写
概览
宇宙来自何方?许多著名的科学家如伽利略、哥白尼、爱因斯坦等,穷尽了毕生的精力试图解答这个永恒的问题。直到今天,探索宇宙的起源仍然是个热门话题。为此,巨型麦哲伦望远镜的工作团队建起了一部200英尺高的巨型望远镜,希望它能有助于解答那些困扰科学家和科幻爱好者的问题,如:宇宙中是否还存在其它生命?最初的星系是怎么形成的?宇宙最终将走向何方?巨型麦哲伦望远镜无疑最适合这方面的研究,相比其它天文望远镜,它能收集更多的光,而且有着极高的分辨率(目前天文望远镜中最高)。该项目受到了Astronomy Australia(澳大利亚天文研究)有限公司、卡内基天文台、哈佛大学以及全球其它一些顶尖大学和研究机构的资助。考虑到巨型望远镜结构的复杂性、镜片装置以及运行中的移动等因素,巨型麦哲伦望远镜组织的工程师团队使用MSC软件的模拟工具——MSC Apex,缩短了设计时间,同时简化了仿真工作流程。
挑战
巨型麦哲伦望远镜的安置地点为拉斯坎帕纳斯天文台,位于智利一座山的山顶。这里远离人口聚集地区,气候干燥,是地球上光污染最少的地区之一。独一无二的天空黑度和海拔使该天文台成为了一个完美的天文观测地点。
虽然该山顶有着广阔的视野,在观测方面有很大优势,但智利频繁发生震级不小的地震给工程师们的工作带来了挑战。巨型麦哲伦望远镜将设立在一幢22层的巨大建筑中,该建筑必须能抵御里氏震级8.0以上级别的地震冲击,这意味着精密而准确的测试是至关重要的。此外,由于较高的海拔,风速带来的影响也不可忽视。
除了环境因素,望远镜自身的设计和测试也是个极大的难题。巨型麦哲伦望远镜由不同尺寸的多个动态、可移动单镜组成。主镜面的直径达到了25米,多个辅镜的面积总和达到了4000平方英尺。望远镜的建筑为穹顶建筑,这意味着强风可推动主镜和辅镜移动。但巨型结构的设计必须能保持稳定,不受风力和温度条件的影响,以便光学系统能始终精确地工作。
解决方案/验证
“很简单,我使用MSC Apex的原因就是因为它的集成度——输入几何结构、几何修复、网格划分、分析,然后在集成工具中高水平地进行后期处理,每一步都令人印象深刻。软件使用起来非常方便,效率非常高。”巨型麦哲伦望远镜的结构工程师Paul Rasmussen说。
巨型麦哲伦望远镜的设计和开发团队需要一个有限元分析工具,此工具必须功能强大且稳定可靠,以便用于解决地震和其它环境风险带来的负载问题。而且,由于施工时间紧迫的原因,此软件工具还必须易学易用。巨型麦哲伦望远镜的工程师团队最终选择了MSC Apex作为他们的设计和分析工具。
试验结果
MSC Apex非常适合动态设计过程,尤其是它的便利输入工具和网格划分特性,成为了巨型麦哲伦望远镜结构设计和分析过程中的利器。设计过程中,该软件在确定特定的风动力学问题方面起到了必不可少的作用,帮助工程师们提高了效率,节省了大量时间。MSC Apex以其便利简洁的用户界面和可定制的网络划分和模拟特性,成为了巨型麦哲伦望远镜设计过程中不可或缺的工具。
关于巨型麦哲伦望远镜
巨型麦哲伦望远镜(GMT)是一个非营利性组织,该组织将和其它航天工业组织一起,建造下一代巨型陆基望远镜。巨型麦哲伦望远镜设计独特,由数片镜面组成。巨型麦哲伦望远镜的目标是寻找和搜集来自太阳系的资料,帮助科学家深入了解宇宙的奥秘。
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