“一根绳”的世界较量——“中国天眼”馈源舱索驱动钢丝绳国产化纪实

改革网沈阳6月23日讯 记者汪险峰报道 6月11日，贵州平塘，群山环抱之中，“中国天眼”馈源舱索驱动钢丝绳更换工作顺利完成——由鞍钢集团生产的6根总长近4000米、单根重6吨多的“金索聚”牌钢丝绳进入“上岗”前的调试阶段。

对于这座世界最大单口径射电望远镜而言，这次更换绝非一场普通的维修工程，而是从“关键部件受制于人”迈向“全链条自主可控”的里程碑式跨越。6根国产“金索”，为中国继续站在聆听宇宙的最前沿提供了坚实的保障。

2021年，习近平总书记在贵州考察时指出，“中国天眼”是国家重大科技基础设施，是观天巨目、国之重器，实现了我国在前沿科学领域的一项重大原创突破。他勉励广大科技工作者“大力弘扬科学家精神，勇攀世界科技高峰，在一些领域实现并跑领跑，为加快建设科技强国、实现科技自立自强作出新的更大贡献”。

鞍钢集团不负总书记嘱托，以顶级钢铁材料彻底撕掉了“中国天眼”核心牵引部件长期依赖进口的标签，在“一根绳”的世界较量中，交出了圆满的中国答卷，赢得了最后的胜利。

主动请战 让“中国天眼”用上“中国绳”

时间回溯到2022年盛夏，4名东北人一路风尘仆仆，横跨大半个中国，来到贵州平塘克度镇的群山深处，敲开了“中国天眼”运营方的大门。

这群人来自鞍钢集团，带队的是现任鞍钢集团旗下辽宁金索聚材料科技有限公司董事长沙孝春。此行，他们是要向“中国天眼”推荐馈源舱索驱动钢丝绳国产化的技术方案。

“中国天眼”（FAST），是一座500米口径球面射电望远镜，反射面积堪比30个足球场。截至2025年，已发现超1040颗脉冲星，占全球同期发现总量的80%以上。其首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”，被《科学》期刊评价为“打开宇宙新窗口的钥匙”，大幅提升了我国在射电天文领域的国际话语权。

“中国天眼”观测精度的核心保障为悬浮在球面反射镜上空的馈源舱，整个射电望远镜的反射面所接收到的全部宇宙信号都靠它来收集。

正如人的眼球依赖6条眼外肌的协同收缩，实现灵活转动、精准视物，“中国天眼”的馈源舱由6根长度超过600米的特种钢丝绳通过索驱动系统，在140米高空、206米尺度范围内实现极高精度的实时定位。馈源舱重达30吨，相当于五头成年非洲象的重量。牵引它的6根钢丝绳需要在复杂环境下每天持续承受频繁弯曲和脉冲载荷。这意味着，馈源舱索驱动钢丝绳既要承重30吨，又要经受住上百万次疲劳测试，还要在贵州潮湿的酸性气候环境下保持不锈蚀、不断丝。

“中国天眼”的建设每一步都是难关。从提出构想到建设完成，三代科技工作者历经22年，先后攻克了十多项世界级难题。然而，就是这6根钢丝绳，成了2016年“中国天眼”落成时为数不多的“遗憾”。

馈源舱索驱动钢丝绳大约每5年需要更换一次。2021年，“中国天眼”第一次更换时尚无国产替代方案，承受着进口产品采购成本高昂、供货周期长、供应链安全风险极大等掣肘；2026年，“中国天眼”将再次更换馈源舱索驱动钢丝绳，国产化迫在眉睫。为此，金索聚公司主动请战，坚决让这座国之重器用上“中国绳”。2023年年底，金索聚公司正式投入馈源舱索驱动钢丝绳研发攻关，誓要啃下挡在我国深空观测装备自主可控进程中的这块“硬骨头”，让这座国之重器用上“中国绳”。

挑战极限 1000多个日夜的不懈攻坚

在金索聚公司生产现场，记者见到了为“中国天眼”量身打造的特种钢丝绳，除了比常见的钢丝绳略粗一些外，外观上并没有什么特别之处。

沙孝春为记者揭秘：“这根钢丝绳直径46毫米，里面一共包含381根钢丝，涉及10种不同丝径。外圈要保证高硬度耐磨，内圈要保持高韧性抗冲击。”

贵州平塘山区气候潮湿多雨、昼夜温差多变，并且常年伴随大风天气。在这种复杂环境下，钢丝绳必须满足连续5年服役的极致疲劳寿命要求。为此，中国科学院国家天文台为这套钢丝绳的性能评价设定了四个“硬杠杠”——破断拉力不小于1825千牛；20万次脉冲疲劳试验后钢丝无断丝，且破断力仍达标；6.2万次过滑轮弯曲疲劳试验后钢丝绳无表面断丝，且破断力仍达标；静载试验不允许锚固头出现裂纹、断裂，不允许钢丝从锚固头抽脱。

“这是对钢丝绳全生命周期的极限考验。”金索聚公司技术部部长李福坤说，“常规品种钢强度是1960兆帕，针对‘中国天眼’，我们提升到了2100兆帕。”

研发攻关并非一蹴而就。2024年年初，研发团队基于鞍钢集团成熟的产品，采用外层8股加钢芯注塑结构，依托鞍钢股份产线生产出了第一根300米长样品绳。

然而，由于弯曲疲劳寿命与标准差距较大，专家组建议改为10股结构。从8股改为10股，意味着每一层的丝径都要重新设计、配丝方案要全面调整，“几乎就是研发一根全新的钢丝绳！”李福坤回忆道。

在桂林理工大学等院校的专家指导下，10股绳很快产出并完成测试。这一次，四项核心指标已与进口产品接近，达到进口产品性能的90%以上，但在钢丝断裂程度等细节上仍有微小差距。

“我们鞍钢的产品必须达标。”从炼钢、电渣重熔提纯、线材轧制到冷拉拔加工，鞍钢集团全链条协同攻关。经过上百组实验，攻关团队反复确定最佳配比，最终定型了“zy80-4”专用钢种。“市场上买不到这种材料，这是我们鞍钢自主设计研发的独有材料，国内独一无二。”沙孝春颇为自豪地说。金索聚公司质量部部长赵蕾也告诉记者，“我们的产品原材料优于进口钢材，同时还优化了绳体结构设计，提高了钢丝压实率，增大了金属截面积系数，钢丝绳综合性能实现了进一步提升。”

产品研发成功只是一小步。接下来进入严苛到残酷的测试环节：北京科技大学国家材料服役安全科学中心承担破断、静载和脉冲疲劳试验；桂林理工大学技术团队带设备常年驻厂进行弯曲疲劳试验和数据采集，所有关键数据远程实时传输，参研各方及专家可同步监督。

2025年7月，中国科学院国家天文台组织外部专家召开评审会，来自钢材、绳索、材料等领域的专家对实验结果进行质询。桂林理工大学与北京科技大学出具的检测报告显示：在弯曲疲劳试验中，金索聚公司生产的钢绳完成6.2万次后表面无断丝，破断力全部达标。鞍钢制造的钢丝绳以全面达到进口标准的性能表现，拿下了“中国天眼”馈源舱索驱动钢丝绳这份沉甸甸的合同。

值得一提的是，弯曲疲劳实验需要一套满足400千牛载荷、与现场工况最接近的实验设备。当时国内遍寻无果，各大院所乃至国外都没有如此大吨位的设备。为此，金索聚公司自主研发配套了滑轮弯曲疲劳试验机，换上与“中国天眼”现场近似规格的滑轮，能够模拟真实工况，成为当时全国唯一能满足该评价工况的设备。

终极冲刺 全力打赢国产化攻坚战

造一根绳，到底有多难？

沙孝春感叹，从单丝试验、整绳试验到锚固性能试验，在两年多的时间里，金索聚公司的研发团队经历了无数次“断了再来”的循环。每次技术突破都是一道坎，像历经了九九八十一难。

2026年1月，金索聚公司生产的钢丝绳即将交付，然而在国家材料服役安全科学中心进行的最后一次检测中，20万次脉冲疲劳后的钢丝绳破断力竟然卡在了1754千牛，比标准1800千牛差了46千牛。

“非常沮丧。奋斗了两年，最后到成品测试了，结果出了这种问题。”“中国天眼”运行和发展中心测量与控制工程部研究员李庆伟告诉记者。

此时，换索时间已经确定。鞍钢人言出必行，一定要按时交货。

沙孝春和公司总经理赵刚带领团队放弃春节假期，全力攻关。经过逐层拆解分析样品，人们发现绳体本身并没有问题，症结出在连接钢索的锚固头上。“绳子浇铸时间是在春节前，当时的温度只有零下10摄氏度左右，而我们定型的工艺是在夏天。”赵刚回忆道。冬季低温环境影响了锚固头浇铸工艺，导致性能衰减。

公司团队连续12天昼夜攻坚，完成20余次配比调试、30多组浇铸试样，采用电阻丝电加热系统精准控温预热，使用鞍钢集团自主研发、行业独有的浇铸合金材料，确保浇铸时钢丝本体不会因高温发生强度衰减。“这次交货的时候，我当场就哭了。”赵刚回忆起当时的情形仍然有些激动。

2个多月后，国家材料服役安全科学中心钢丝绳破断试验现场，人们屏气凝神，紧张地等待着检测结果——

“1968千牛！”经过疲劳试验后钢丝绳的破断力数值比要求高出了168千牛。仅这一余量，就足以吊起11辆家用轿车。鞍钢交出了一份近乎满分的答卷。

2026年4月28日，中国科学院国家天文台测量与控制工程部主任姚蕊在采购项目合同验收会上宣布：“满足相关技术要求，同意验收。”远在辽宁鞍山的金索聚公司车间里，掌声与欢呼声交织成一片。

回首过去的1000多个日夜的攻坚，沙孝春坦言，产学研深度融合为此次突破提供了强大合力。中国科学院国家天文台全程提供专业试验规范与实况适配指导；桂林理工大学、北京科技大学在疲劳试验分析、性能数据论证等关键环节给予关键技术支撑；鞍钢集团内部从炼钢到线材的全链条资源均可调动，形成了独特的创新体制优势。

产品交付并非终点。

金索聚提供从“卖产品”到“管到底”的全寿命周期服务，不断提升钢丝绳使用寿命、减少更换频次，保障“中国天眼”长期稳定运行、延长有效观测时间。

项目还没有结束，沙孝春已经把目光瞄向了另一个尖端特种钢产品，他们的故事才刚刚开始。

“我们公司很年轻，成立不到3年，甚至晚于研发团队组建的时间，但对未来的发展充满信心。”沙孝春表示，金索聚公司是鞍钢股份立足国家创新发展战略、依托科技成果转化相关法规组建的科技型企业，已掌握国内独有的高性能钢丝绳全套核心技术，为后续高端市场拓展筑牢技术根基。

一根钢索，吊起的不仅是仰望星空的30吨馈源舱，更是一场关于钢丝绳全产业链的技术突围。面向未来，鞍钢集团将以更多硬核产品筑牢“中国制造”底座，助力大国重器守望星辰大海。