翟冬冬

2月6日，在位于石家莊的中國(guó)電科54所工程現(xiàn)場(chǎng)，隨著啟動(dòng)聲響，靜立多時(shí)的平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）首臺(tái)天線樣機(jī)開(kāi)始緩緩轉(zhuǎn)身。作為人類歷史上最大的望遠(yuǎn)鏡陣列，SKA由10多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家共同研制，建設(shè)中每一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)都備受矚目。

巡視，俯仰，追蹤掃描，如同今后在南非曠野中工作一樣，這只靈敏且有智慧的“大耳朵”，正以10角秒（角度單位，1/360度）的精度指向空中的目標(biāo)，傾聽(tīng)宇宙聲音。

“非常出色的創(chuàng)新設(shè)計(jì)?！盨KA組織總干事菲利普·戴蒙德對(duì)這只“大耳朵”給予高度評(píng)價(jià)。通過(guò)五年的技術(shù)攻關(guān)，中國(guó)的設(shè)計(jì)方案最終被選為SKA反射面天線研發(fā)的唯一設(shè)計(jì)方案。

攜手追尋宇宙的第一縷光

SKA是600多名科學(xué)家和工程師共同參與建造的大科學(xué)裝置，臺(tái)址選在澳大利亞、南非及南部非洲8個(gè)國(guó)家廣袤的無(wú)線電靜謐區(qū)。這是中國(guó)科學(xué)家參與建設(shè)的又一個(gè)國(guó)際大科學(xué)工程。

“這必將開(kāi)辟人類認(rèn)識(shí)宇宙的新紀(jì)元。”中國(guó)電科54所所長(zhǎng)張桂華說(shuō)，探究宇宙的第一縷曙光從何而來(lái)，觀測(cè)宇宙大爆炸后如何形成第一個(gè)恒星和星系，探秘被稱為暗能量的神秘力量的本質(zhì)，挑戰(zhàn)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的極限……還有我們最渴望得知的問(wèn)題如人類在宇宙中是否孤獨(dú)。通過(guò)聚焦這些問(wèn)題，SKA將真正走在科學(xué)研究的前沿。

作為SKA項(xiàng)目的創(chuàng)始國(guó)和成員國(guó)之一，早在1993年SKA概念誕生伊始，中國(guó)便參與其中。2011年，包括中國(guó)在內(nèi)的7國(guó)作為創(chuàng)始成員國(guó)成立了SKA獨(dú)立法人機(jī)構(gòu)SKA組織。目前已有中國(guó)、澳大利亞、加拿大等10個(gè)核心成員國(guó)，此外來(lái)自20多個(gè)國(guó)家的約100個(gè)組織也已投身SKA的設(shè)計(jì)研發(fā)中。

與FAST、哈勃互為補(bǔ)充

按照規(guī)劃，SKA的接收面積約1平方公里，有140個(gè)足球場(chǎng)那么大，建成后將比目前最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列靈敏度提高約50倍，巡天速度提高約1萬(wàn)倍。

“是互補(bǔ)不是替代?！闭f(shuō)到和FAST的區(qū)別，中科院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)郝晉新研究員說(shuō)，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)（約20年）FAST和SKA是互補(bǔ)關(guān)系，而不是替代。

郝晉新介紹，視場(chǎng)大小和望遠(yuǎn)鏡口徑是反比關(guān)系，雖然FAST和SKA都是射電望遠(yuǎn)鏡，但FAST是單一大口徑射電望遠(yuǎn)鏡，靈敏度高，觀測(cè)視場(chǎng)?。籗KA是陣列望遠(yuǎn)鏡，單個(gè)望遠(yuǎn)鏡口徑小，只有15米，但觀測(cè)視場(chǎng)卻很大，靈敏度隨著組成陣列望遠(yuǎn)鏡的單元數(shù)增加而增加。

“從FAST望遠(yuǎn)鏡概念產(chǎn)生的歷程看，F(xiàn)AST也可以說(shuō)是SKA的先導(dǎo)項(xiàng)目?！焙聲x新表示，由于其巨大的接收面積，即使是SKA1（SKA第一階段）建成后，F(xiàn)AST在3GHz以下波段仍為靈敏度方面的翹楚。

而捕捉射電輻射的FAST和SKA，則與哈勃等光學(xué)望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有可比性，就如同籃球運(yùn)動(dòng)員和田徑運(yùn)動(dòng)員一樣，因?yàn)橛^測(cè)的波段不同，作用也不同，但它們最終的目的都是探測(cè)星辰大海。

中國(guó)站在了舞臺(tái)中央

2017年5月，SKA天線工作包聯(lián)盟主席卸任，由參與各方推薦人選競(jìng)選新任主席，中方最終當(dāng)選。鑒于SKA天線性能關(guān)乎SKA整體性能和科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，天線的成本直接影響SKA整體造價(jià)，各成員國(guó)對(duì)天線研發(fā)和后續(xù)工作高度重視。

“競(jìng)爭(zhēng)非常激烈！”SKA天線工作包聯(lián)盟新一屆主席、中國(guó)電科SKA辦公室副主任王楓回憶，這背后是十年的技術(shù)積淀。這是中方第一次正式牽頭SKA工作包國(guó)際聯(lián)盟工作，全面主持主導(dǎo)工程核心技術(shù)研發(fā)。

“堅(jiān)持自主研發(fā)與國(guó)際合作并重，是中國(guó)特色自主創(chuàng)新的自覺(jué)之路。”科技部國(guó)際合作司司長(zhǎng)葉冬柏表示，大科學(xué)裝置的興起和大科學(xué)計(jì)劃的推進(jìn)，正不斷推動(dòng)中國(guó)前沿科技探索走進(jìn)新時(shí)代。

（本文轉(zhuǎn)自《人民日?qǐng)?bào)》）