助SKA巡天，國際大科學工程閃耀中國智慧

翟冬冬

2月6日，在位于石家莊的中國電科54所工程現場，隨著啟動聲響，靜立多時的平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）首臺天線樣機開始緩緩轉身。作為人類歷史上最大的望遠鏡陣列，SKA由10多個國家的科學家共同研制，建設中每一個重要節點都備受矚目。

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，傾聽宇宙聲音。

“非常出色的創新設計。”SKA組織總干事菲利普·戴蒙德對這只“大耳朵”給予高度評價。通過五年的技術攻關，中國的設計方案最終被選為SKA反射面天線研發的唯一設計方案。

攜手追尋宇宙的第一縷光

SKA是600多名科學家和工程師共同參與建造的大科學裝置，臺址選在澳大利亞、南非及南部非洲8個國家廣袤的無線電靜謐區。這是中國科學家參與建設的又一個國際大科學工程。

“這必將開辟人類認識宇宙的新紀元。”中國電科54所所長張桂華說，探究宇宙的第一縷曙光從何而來，觀測宇宙大爆炸后如何形成第一個恒星和星系，探秘被稱為暗能量的神秘力量的本質，挑戰愛因斯坦相對論的極限……還有我們最渴望得知的問題如人類在宇宙中是否孤獨。通過聚焦這些問題，SKA將真正走在科學研究的前沿。

作為SKA項目的創始國和成員國之一，早在1993年SKA概念誕生伊始，中國便參與其中。2011年，包括中國在內的7國作為創始成員國成立了SKA獨立法人機構SKA組織。目前已有中國、澳大利亞、加拿大等10個核心成員國，此外來自20多個國家的約100個組織也已投身SKA的設計研發中。

與FAST、哈勃互為補充

按照規劃，SKA的接收面積約1平方公里，有140個足球場那么大，建成后將比目前最大的射電望遠鏡陣列靈敏度提高約50倍，巡天速度提高約1萬倍。

“是互補不是替代。”說到和FAST的區別，中科院國家天文臺副臺長郝晉新研究員說，在相當長時間內（約20年）FAST和SKA是互補關系，而不是替代。

郝晉新介紹，視場大小和望遠鏡口徑是反比關系，雖然FAST和SKA都是射電望遠鏡，但FAST是單一大口徑射電望遠鏡，靈敏度高，觀測視場小；SKA是陣列望遠鏡，單個望遠鏡口徑小，只有15米，但觀測視場卻很大，靈敏度隨著組成陣列望遠鏡的單元數增加而增加。

“從FAST望遠鏡概念產生的歷程看，FAST也可以說是SKA的先導項目。”郝晉新表示，由于其巨大的接收面積，即使是SKA1（SKA第一階段）建成后，FAST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，則與哈勃等光學望遠鏡沒有可比性，就如同籃球運動員和田徑運動員一樣，因為觀測的波段不同，作用也不同，但它們最終的目的都是探測星辰大海。

中國站在了舞臺中央

2017年5月，SKA天線工作包聯盟主席卸任，由參與各方推薦人選競選新任主席，中方最終當選。鑒于SKA天線性能關乎SKA整體性能和科學目標的實現，天線的成本直接影響SKA整體造價，各成員國對天線研發和后續工作高度重視。

“競爭非常激烈！”SKA天線工作包聯盟新一屆主席、中國電科SKA辦公室副主任王楓回憶，這背后是十年的技術積淀。這是中方第一次正式牽頭SKA工作包國際聯盟工作，全面主持主導工程核心技術研發。

“堅持自主研發與國際合作并重，是中國特色自主創新的自覺之路。”科技部國際合作司司長葉冬柏表示，大科學裝置的興起和大科學計劃的推進，正不斷推動中國前沿科技探索走進新時代。

（本文轉自《人民日報》）