“中國天眼”的國產“眼部肌肉”是怎樣煉成的？
近日，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）迎來重要時刻：6根總長約4000米、單根重達6噸多的國產巨型鋼絲繩，穩穩牽引著饋源艙精準就位。
這組巨型鋼絲繩是我國自主研發制造的特種鋼絲繩索具，每根直徑僅46毫米，來自數千公里外的“共和國鋼鐵工業搖籃”——鞍鋼。
這一“牽”，標志著這座世界最大單口徑射電望遠鏡的核心牽引部件，徹底撕掉了長期依賴進口的標簽，“中國天眼”終于換了國產的“眼部肌肉”。
這條國產“眼部肌肉”是怎樣煉成的？
苦等之下，迎來機會
如果把“中國天眼”比作一只“觀天巨眼”，那么饋源艙就是這只“巨眼”的“眼球”。正如人的眼球是靠6條眼外肌的協同收縮，實現靈活轉動、精準注視目標，“中國天眼”的饋源艙也是由6根鋼絲繩通過索驅動系統，在巨大的反射面上進行超高精度的定位和跟蹤。
饋源艙重達30噸，6根鋼絲繩以極高精度牽引這只“眼球”，在140米高空、206米尺度范圍內實現實時定位，每根鋼絲繩每天承受頻繁彎曲和脈沖載荷。這種工況對鋼絲繩的疲勞壽命提出了極高要求。
“中國天眼”建設階段，由于無法在國內找到可以達到這一要求的鋼絲繩，團隊選用了進口鋼絲繩。轉機始于2022年7月，鞍鋼集團旗下的遼寧金索聚材料科技有限公司董事長沙孝春帶隊一行四人，輾轉搭乘飛機、汽車，一頭扎進了貴州大山深處，向“中國天眼”運營方帶去了自主研發“中國繩”的技術方案。
然而，啃下這塊“硬骨頭”幾經周折。方案提交后一度沒有了下文，直到2023年，中國科學院國家天文臺再次找到金索聚。
突破“無人區”，開發新品種
“這根鋼絲繩看似簡單，內部卻藏著381根鋼絲、10種不同絲徑。”沙孝春說，這套鋼絲繩的性能評價設定了四個“硬杠杠”，每一個都是對鋼絲繩全生命周期的極限考驗。
首先，破斷試驗——破斷拉力不小于1825千牛。其次，靜載試驗——在1825千牛載荷下，不允許錨固頭出現裂紋、斷裂，鋼絲從錨固頭抽脫。第三，脈沖疲勞試驗——在120千牛—400千牛交變載荷下，20萬次脈沖疲勞后，鋼絲繩無表面斷絲且破斷力不小于1800千牛。最后，彎曲疲勞試驗——在400千牛載荷下，6.2萬次過滑輪彎曲疲勞試驗后鋼絲繩無表面斷絲，且破斷力不小于1800千牛。
苛刻的指標要求，倒逼公司不斷探索提高技術“含金量”。
依托鞍鋼集團的深厚技術底蘊，研發團隊從煉鋼開始展開了全鏈條技術攻關，經上百組試驗，最終定型了“zy80－4”的專用鋼種。與常規品種鋼強度的1960兆帕相比，這一專用鋼的強度提升到2100兆帕。“市場上買不到這種材料，這是我們鞍鋼自主設計研發的獨有材料，國內獨一無二。”沙孝春頗為自豪地說。
最終，企業的產品在第三方監督下開啟了測試。北京科技大學國家材料服役安全科學中心承擔破斷、靜載和脈沖疲勞試驗，桂林理工大學團隊帶設備常年駐廠進行彎曲疲勞試驗和數據采集，所有關鍵數據遠程實時傳輸，參研各方及專家可同步監督。
經三輪評價，特別是最后一輪的評價檢測報告顯示：在彎曲疲勞試驗中，鞍鋼生產的“中國繩”完成6.2萬次后表面無斷絲，破斷力全部達標。最終，鞍鋼制造的鋼絲繩以全面達到進口標準的性能表現，拿下了這份沉甸甸的合同。
攻克關鍵細節，掃除失敗陰云
2026年1月，國產鋼絲繩即將交付。然而，在國家材料服役安全科學中心進行的最后一次檢測中，20萬次脈沖疲勞后的鋼絲繩破斷力竟然卡在了1754千牛，比標準1800千牛差了46千牛，而此時換索時間已經確定。
失敗的陰云籠罩在每個人頭上。沙孝春和公司總經理趙剛帶領團隊放棄春節假期，連續熬夜攻關。經過逐層拆解分析，發現鋼絲繩本身沒有問題，癥結出在連接鋼絲的錨固頭——原因是夏天定型的澆鑄工藝，在冬天的嚴寒環境中出現了“水土不服”，環境溫度的大幅改變讓固定鋼絲繩的錨固頭出了問題。
寒冬沒有擋住“中國繩”的誕生。團隊迅速采用電阻絲電加熱系統精準控溫預熱，并使用鞍鋼自主研發的低熔點專用合金，確保澆鑄時鋼絲強度絲毫不減。工藝改進后，產品性能指標進一步優化，順利通過全部評價。
“滿足相關技術要求，同意驗收。”2026年4月28日，當權威單位的驗收結果一公布，遠在遼寧鞍山的金索聚公司車間里，掌聲與歡呼聲交織。
金索聚公司投入科研工作的極大熱忱，贏得了項目方的信任。
目前，“中國天眼”鋼絲繩更換工作已開始，預計持續至6月下旬。這根跨越千山萬水的“中國繩”，將穩穩牽動著“中國天眼”的“眼球”，讓關鍵部件不再受制于人。
來源：科普中國
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