翟冬冬
2月6日,在位于石家莊的中國電科54所工程現(xiàn)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(zhuǎn)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(xué)家共同研制,建設(shè)中每一個重要節(jié)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(chuàng)新設(shè)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(shù)攻關(guān),中國的設(shè)計方案最終被選為SKA反射面天線研發(fā)的唯一設(shè)計方案。
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(qū)。這是中國科學(xué)家參與建設(shè)的又一個國際大科學(xué)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(zhì),挑戰(zhàn)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(xué)研究的前沿。
作為SKA項目的創(chuàng)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(nèi)的7國作為創(chuàng)始成員國成立了SKA獨立法人機構(gòu)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(shè)計研發(fā)中。
與FAST、哈勃互為補充
按照規(guī)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(qū)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(nèi)(約20年)FAST和SKA是互補關(guān)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(guān)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(shù)增加而增加。
“從FAST望遠鏡概念產(chǎn)生的歷程看,F(xiàn)AST也可以說是SKA的先導(dǎo)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,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(lián)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(guān)乎SKA整體性能和科學(xué)目標的實現(xiàn),天線的成本直接影響SKA整體造價,各成員國對天線研發(fā)和后續(xù)工作高度重視。
“競爭非常激烈!”SKA天線工作包聯(lián)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(shù)積淀。這是中方第一次正式牽頭SKA工作包國際聯(lián)盟工作,全面主持主導(dǎo)工程核心技術(shù)研發(fā)。
“堅持自主研發(fā)與國際合作并重,是中國特色自主創(chuàng)新的自覺之路?!笨萍疾繃H合作司司長葉冬柏表示,大科學(xué)裝置的興起和大科學(xué)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(zhuǎn)自《人民日報》)