12月5—6日，在遙遠的南半球，平方公里陣列射電望遠鏡（以下簡稱SKA）中頻和低頻陣列的核心建設(shè)任務(wù)分別在南非和澳大利亞啟動。

國際大科學(xué)工程SKA是由全球多國合資建造和運行的世界最大規(guī)模綜合孔徑射電望遠鏡，總部設(shè)在英國，望遠鏡臺址位于南非和澳大利亞。其最終建設(shè)規(guī)劃的接收面積達一平方公里，為人類認(rèn)知宇宙提供重大機遇。

中國是平方公里陣列天文臺（SKAO）創(chuàng)始成員國，科技部部長王志剛受邀在SKA建設(shè)啟動儀式上視頻致辭?！癝KA建設(shè)啟動儀式是SKAO發(fā)展歷程中具有里程碑意義的重要事件，是SKAO各方長期參與和共同努力的標(biāo)志性成果。SKA天文臺的16個成員國來自南北兩個半球和亞、歐、非三個大洲，世界多國廣泛參與，凸顯了SKA項目的全球性，樹立了多邊國際科技合作的典范。”王志剛說。

積極參與SKA籌建工作

SKA是由大量小型射電天線構(gòu)成綿延至上千公里的綜合孔徑陣列，集大視場、高靈敏度、高分辨率、寬頻率范圍等卓越性能于一身，其科學(xué)研究目標(biāo)包括第一代天體如何形成、星系形成與演化、暗能量性質(zhì)、宇宙磁場、引力本質(zhì)、生命分子與地外文明等。

業(yè)界普遍認(rèn)為，上述任何一個問題的突破，都將是自然科學(xué)的重大突破。其革命性設(shè)計也意味著難以想象的超大信息量和數(shù)據(jù)量，顛覆了射電天文學(xué)的傳統(tǒng)研究手段，給射電天文學(xué)創(chuàng)新研究帶來全新理念。

作為SKA的發(fā)起者、倡導(dǎo)者、研制者，中國是SKA建設(shè)中不可或缺的重要力量。2019年3月，科技部代表中國政府在意大利羅馬簽署《成立平方公里陣列天文臺公約》（以下簡稱《公約》）加入SKA第一階段，與澳大利亞、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、英國等國家共同成為SKAO國際組織的創(chuàng)始成員國；同期，國務(wù)院批準(zhǔn)科技部設(shè)立SKA專項。根據(jù)《公約》，自2021年6月26日起，我國正式成為平方公里陣列天文臺成員國，中國參與SKA進入全新階段。

事實上，中國參與SKA建設(shè)的工作可以追溯到更早。據(jù)介紹，自2013年起，中國與十余個國家的優(yōu)勢科研單位組建國際工作包聯(lián)盟，共同參與SKA建設(shè)準(zhǔn)備階段設(shè)計研發(fā)工作。經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，我國部分研發(fā)團隊實現(xiàn)了技術(shù)上從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的跨越，2017年成功當(dāng)選中頻天線國際工作包聯(lián)盟主席，同時參與了低頻孔徑陣列、信號與數(shù)據(jù)傳輸、科學(xué)數(shù)據(jù)處理等國際工作包的研發(fā)工作。

中國智慧 讓SKA看得更遠更清

中頻天線結(jié)構(gòu)是SKA中頻陣列的核心設(shè)施，直接關(guān)系著望遠鏡觀測的靈敏度和精度。

12月2日，科技部與SKAO國際組織聯(lián)合舉辦SKA中頻天線結(jié)構(gòu)實物貢獻協(xié)議線上簽署儀式，這是SKAO目前最大的單筆實物貢獻采購任務(wù)，也是中方參與SKA工作的又一里程碑進展，為建成SKA這一世界上最大的射電天文望遠鏡邁出了堅實的一步。

“此次簽約的64套中頻天線是SKA中頻天線陣列的重要組成部分。中頻天線陣列是SKA建設(shè)中投資最大的一個工作包，它頻帶覆蓋最寬，建成后，能夠觀測的范圍更廣。”中國電子科技集團公司網(wǎng)絡(luò)通信研究院（中國電子科技集團公司第五十四研究所）SKA中頻天線項目總設(shè)計師杜彪說。

杜彪介紹，分辨率、靈敏度和巡天速度是射電望遠鏡的三個關(guān)鍵指標(biāo)，如果說靈敏度意味著宇宙中極其微弱的信號能不能被“看到”，那么，分辨率則意味著這些微弱信號能否被“看得清楚”，巡天速度則與觀測天區(qū)的效率息息相關(guān)。這就對天線面形精度、波束變形、指向精度、電磁兼容性等方面都提出了嚴(yán)苛的要求，是射電天文界對全世界工業(yè)界現(xiàn)有設(shè)計與工程實踐提出的巨大挑戰(zhàn)。

杜彪表示，與現(xiàn)有相同工作頻段的最先進的望遠鏡相比，SKA中頻天線在上述方面都將取得巨大進步。與美國Karl G. Jansky超大陣列（JVLA）望遠鏡相比，SKA中頻天線陣列將具有其四倍的分辨率，五倍的靈敏度，以及60倍的巡天速度?！拔覀儗⒗^續(xù)努力，不斷追求更高的指標(biāo)，讓SKA‘看’得更遠，‘看’得更清楚。”

確立國內(nèi)“2+1”科學(xué)目標(biāo)

國際大科學(xué)計劃和大科學(xué)工程是基礎(chǔ)研究在科學(xué)前沿領(lǐng)域的全方位拓展，是人類開拓知識前沿、探索未知世界和解決全球性重大問題的重要手段。

SKA1（SKA第一階段）的首要科學(xué)目標(biāo)是揭示宇宙中誕生的第一批發(fā)光天體，以及脈沖星搜尋和引力理論檢驗。這將帶來革命性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，顛覆人類對宇宙的認(rèn)識?；趪H上對于SKA未來科學(xué)研究方向的布局，結(jié)合國內(nèi)射電天文領(lǐng)域研究基礎(chǔ)，國內(nèi)逐步確立了中國SKA“2+1”科學(xué)目標(biāo)和“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，選定“宇宙黎明和再電離探測”和“脈沖星搜尋、測時和引力理論檢驗”為重點方向，其他優(yōu)勢領(lǐng)域為特色方向，并于2020年啟動了SKA專項首批7個國內(nèi)配套研發(fā)項目。

國家遙感中心（SKA辦公室）主任趙靜表示，值得一提的是，近年來，科技部依托SKA專項，先后啟動三批研究任務(wù)，加快能力建設(shè)。中國科學(xué)家與國際同行合作利用FAST、MWA、ASKAP、MeerKAT等先導(dǎo)設(shè)施，在脈沖星、快速射電暴、宇宙磁場等領(lǐng)域產(chǎn)出多項研究成果。

“面向未來，我們將進一步融入全球SKA創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)貢獻中國力量，與國際同行攜手推動SKA各項目標(biāo)實現(xiàn)?！壁w靜說。

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