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圖為平方公里(li)陣列(lie)射電望(wang)遠(yuan)鏡首(shou)臺天(tian)線正樣樣機(ji)。記者 張蕾(lei)攝/光明(ming)圖片(pian)

2月(yue)6日，由我國(guo)主導(dao)研發的國(guo)際大科(ke)學工程——平方公里陣列射電望遠鏡(jing)（Square Kilometre Array，以(yi)下簡(jian)稱SKA）首臺天(tian)線(xian)正樣(yang)樣(yang)機(ji)，在河北石家莊中(zhong)國(guo)電子(zi)科(ke)技集團(tuan)公司(si)第(di)五十四所(suo)工程現場舉行了出廠儀式。

2012年，我國正(zheng)式參(can)與(yu)SKA建設，與(yu)其他(ta)成員國一起(qi)推動(dong)建立SKA政府(fu)間國際(ji)組(zu)織，并(bing)深度參(can)與(yu)SKA的(de)(de)工(gong)程研發(fa)。2017年，由中(zhong)國電子科(ke)(ke)技集團公(gong)司第五十四所和國家(jia)天文(wen)臺聯(lian)(lian)合(he)成立的(de)(de)射(she)(she)電天文(wen)技術(shu)(shu)聯(lian)(lian)合(he)實(shi)驗室成為SKA國際(ji)天線工(gong)作包聯(lian)(lian)盟新的(de)(de)牽(qian)頭單位，聯(lian)(lian)合(he)來自南(nan)非、德國、意(yi)大利(li)等國家(jia)的(de)(de)20家(jia)科(ke)(ke)研單位，共同(tong)開展SKA反射(she)(she)面天線研發(fa)。通(tong)過5年的(de)(de)攻(gong)關協作，如今(jin)已(yi)成功出廠的(de)(de)首(shou)臺天線正(zheng)樣(yang)樣(yang)機，不(bu)僅在技術(shu)(shu)上滿足所有性能(neng)指標，還將天線重量(liang)減少到以往同(tong)類產品的(de)(de)2/3，大大降低了(le)建設成本，提高了(le)建設效率，為未來SKA項目的(de)(de)順利(li)實(shi)施奠定了(le)強有力的(de)(de)基礎。那么，國際(ji)大科(ke)(ke)學工(gong)程SKA到底可以用(yong)來做什么，為何(he)會有多個國家(jia)熱情參(can)與(yu)和支持？首(shou)臺天線正(zheng)樣(yang)樣(yang)機的(de)(de)研制成功意(yi)味著(zhu)什么，中(zhong)國又在其中(zhong)扮演著(zhu)怎樣(yang)的(de)(de)角色？帶著(zhu)這些問題(ti)，本報記者采(cai)訪了(le)SKA組(zu)織相關負責人和中(zhong)國專家(jia)代表(biao)。

從“宇宙的黎明”中發(fa)現微弱(ruo)信號

“一(yi)片雪(xue)花掉落地面時產生的(de)(de)(de)(de)能(neng)量，超過了(le)迄(qi)今為止射電(dian)天文領域接(jie)收到的(de)(de)(de)(de)所有能(neng)量——這(zhe)讓我(wo)們(men)了(le)解到這(zhe)些射電(dian)信(xin)號多么(me)微弱(ruo)，以及(ji)為了(le)拾(shi)取這(zhe)些信(xin)號，系統需要(yao)多么(me)敏銳。要(yao)試圖從‘宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)黎(li)明’中發現(xian)這(zhe)些微弱(ruo)信(xin)號，需要(yao)一(yi)個巨大的(de)(de)(de)(de)接(jie)收面積(ji)。科(ke)學家試圖回(hui)答(da)關于宇(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些基(ji)本問(wen)(wen)題，SKA正(zheng)是(shi)為了(le)回(hui)答(da)這(zhe)些具體問(wen)(wen)題而設計的(de)(de)(de)(de)一(yi)個望(wang)遠鏡。”談到SKA設計的(de)(de)(de)(de)初(chu)衷(zhong)，SKA組織(zhi)總干(gan)事菲利普·迪亞(ya)蒙(meng)德（Philip Diamond）如是(shi)說。

SKA計劃始于1993年。當時，在國(guo)際無(wu)線電科學聯盟于日本(ben)舉行的(de)(de)(de)大會上，10個(ge)(ge)國(guo)家(jia)(jia)的(de)(de)(de)天文學家(jia)(jia)聯合提議(yi)建造一個(ge)(ge)巨型射(she)電望(wang)遠(yuan)鏡(jing)陣列(lie)。“SKA并非(fei)(fei)一個(ge)(ge)直(zhi)徑達1公(gong)里(li)(li)的(de)(de)(de)射(she)電天線，而(er)是由幾千個(ge)(ge)較(jiao)小的(de)(de)(de)天線構成的(de)(de)(de)巨型射(she)電望(wang)遠(yuan)鏡(jing)陣列(lie)。”SKA國(guo)際天線工(gong)作包聯盟主(zhu)席王(wang)楓解釋道。據他介(jie)紹(shao)，SKA的(de)(de)(de)臺址位于澳大利亞(ya)、南非(fei)(fei)及南部非(fei)(fei)洲8個(ge)(ge)國(guo)家(jia)(jia)的(de)(de)(de)無(wu)線電寧靜區(qu)域，接收面積約1平方公(gong)里(li)(li)，建成后將比目前世界最大射(she)電望(wang)遠(yuan)鏡(jing)陣列(lie)JVLA（Jansky Very Large Array）的(de)(de)(de)靈敏度提高約50倍，巡天速度提高約10000倍。

“SKA致力于揭示人(ren)類(lei)共同關心的(de)‘宇(yu)宙(zhou)黎明’和‘生命搖籃’等(deng)科(ke)(ke)學之(zhi)謎，回答關于宇(yu)宙(zhou)的(de)基(ji)本問題(ti)，例如宇(yu)宙(zhou)的(de)第一縷(lv)曙(shu)光(guang)、宇(yu)宙(zhou)的(de)結(jie)構(gou)形(xing)成、宇(yu)宙(zhou)中的(de)生命起源等(deng)，涉及天文、無線(xian)電、信息科(ke)(ke)學、系(xi)統科(ke)(ke)學等(deng)基(ji)礎與高技術領域，這些(xie)問題(ti)必將(jiang)開辟人(ren)類(lei)認識(shi)宇(yu)宙(zhou)的(de)新紀元(yuan)。”談起各國科(ke)(ke)研機構(gou)為何不遺余力地(di)聯合(he)開展這項大科(ke)(ke)學工程研究時(shi)，中國電科(ke)(ke)54所所長張桂華表示。

2011年(nian)，包括中國(guo)(guo)(guo)在(zai)內的(de)(de)7個國(guo)(guo)(guo)家作為(wei)創(chuang)始成(cheng)員國(guo)(guo)(guo)成(cheng)立了(le)SKA獨立法(fa)人機構——SKA組(zu)織(zhi)。目(mu)(mu)(mu)前該組(zu)織(zhi)擁有(you)(you)澳大(da)利亞、加(jia)拿(na)大(da)、中國(guo)(guo)(guo)、印(yin)度、意大(da)利、新西蘭、南非、瑞典(dian)、荷蘭和(he)英國(guo)(guo)(guo)10個成(cheng)員國(guo)(guo)(guo)，總部(bu)設(she)在(zai)英國(guo)(guo)(guo)。為(wei)保(bao)證各(ge)成(cheng)員國(guo)(guo)(guo)政府(fu)提供(gong)穩定的(de)(de)經費支持，確(que)保(bao)SKA項目(mu)(mu)(mu)長期有(you)(you)效運行(xing)并享(xiang)有(you)(you)特(te)權(quan)與豁免待遇，各(ge)成(cheng)員國(guo)(guo)(guo)擬(ni)通過談判建立一個具(ju)有(you)(you)法(fa)律約(yue)束力(li)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)際組(zu)織(zhi)，協調管(guan)理(li)未來(lai)SKA項目(mu)(mu)(mu)的(de)(de)建設(she)和(he)運行(xing)。“2015年(nian)10月已經啟動(dong)了(le)政府(fu)間(jian)正(zheng)式談判，預計將(jiang)于(yu)2018年(nian)上(shang)半(ban)年(nian)擇(ze)期簽署SKA天(tian)文臺公約(yue)，2019年(nian)啟動(dong)采(cai)購招標，2020年(nian)全(quan)面(mian)開工建設(she)。”王楓(feng)向(xiang)記者透露這(zhe)項工作的(de)(de)進展。

為(wei)人類共同關注的問題貢獻中國(guo)力(li)量

為做好SKA工(gong)(gong)程建設的準備工(gong)(gong)作(zuo)，SKA組織于2013年向全(quan)球發布了11個工(gong)(gong)作(zuo)包研發任(ren)務，近百家(jia)(jia)國(guo)際(ji)科研機構形成(cheng)工(gong)(gong)作(zuo)包國(guo)際(ji)聯盟(meng)(meng)(meng)，面(mian)向SKA需求共同(tong)開(kai)展(zhan)科技攻關。其中(zhong)(zhong)，SKA反射面(mian)天(tian)(tian)線(xian)工(gong)(gong)作(zuo)包聯盟(meng)(meng)(meng)由來自澳大利(li)亞(ya)、南非、中(zhong)(zhong)國(guo)、加拿大、意大利(li)、瑞(rui)典、英國(guo)、德國(guo)、西(xi)班牙9個國(guo)家(jia)(jia)的20家(jia)(jia)研究機構和大學組成(cheng)，射電(dian)天(tian)(tian)文技術(shu)聯合實驗室(shi)代(dai)表中(zhong)(zhong)國(guo)參加該聯盟(meng)(meng)(meng)的研發工(gong)(gong)作(zuo)。

2017年5月，澳大利亞卸任該聯盟(meng)主席，由參(can)與(yu)各方(fang)推(tui)薦(jian)人選(xuan)(xuan)(xuan)競選(xuan)(xuan)(xuan)新任主席。鑒(jian)于天(tian)線(xian)性能關乎SKA整(zheng)體性能和科(ke)(ke)學目標的實現(xian)，而天(tian)線(xian)的成(cheng)本也將直接影響SKA的整(zheng)體造價，各成(cheng)員國對(dui)天(tian)線(xian)研發和后續(xu)工作高度重視(shi)，導(dao)致對(dui)聯盟(meng)主席這一職位的競爭異常激(ji)烈。最終，在(zai)科(ke)(ke)技部國際合作司和SKA中(zhong)(zhong)國辦(ban)公室的積極推(tui)動下，來自中(zhong)(zhong)國的射電(dian)天(tian)文技術聯合實驗室成(cheng)功(gong)成(cheng)為(wei)新的牽頭(tou)單(dan)位，中(zhong)(zhong)國電(dian)科(ke)(ke)54所專家(jia)王(wang)楓當選(xuan)(xuan)(xuan)為(wei)聯盟(meng)主席。

“在(zai)(zai)數年(nian)的合作(zuo)(zuo)與競爭中，我國(guo)(guo)從最(zui)初(chu)參(can)與國(guo)(guo)際(ji)聯盟、跟(gen)隨研發到現在(zai)(zai)牽頭(tou)主導(dao)核心(xin)(xin)工(gong)作(zuo)(zuo)包(bao)工(gong)作(zuo)(zuo)，不僅(jin)在(zai)(zai)技(ji)術上實(shi)現了從跟(gen)跑向并跑、領跑的邁進(jin)，更鍛煉和提高了政府部(bu)門在(zai)(zai)國(guo)(guo)際(ji)科(ke)(ke)技(ji)合作(zuo)(zuo)和國(guo)(guo)際(ji)大(da)科(ke)(ke)學工(gong)程中的組織協調能力。”在(zai)(zai)科(ke)(ke)技(ji)部(bu)副部(bu)長黃衛看來，此次天線樣機(ji)的成功研制，不僅(jin)展現了中國(guo)(guo)智慧，還(huan)代表(biao)了我國(guo)(guo)持續參(can)與國(guo)(guo)際(ji)大(da)科(ke)(ke)學工(gong)程的決心(xin)(xin)。

顯然，作(zuo)為SKA工程研發(fa)的(de)(de)一個(ge)重大成果(guo)，天(tian)線樣機的(de)(de)研制成功(gong)具有(you)重要(yao)里程碑意義，必將在整個(ge)SKA發(fa)展(zhan)歷(li)程中(zhong)(zhong)留下濃墨重彩的(de)(de)一筆。對此，菲利普·迪(di)亞蒙德(de)給予了高度評(ping)價：“我們的(de)(de)中(zhong)(zhong)國(guo)同(tong)事對類似(si)的(de)(de)技術有(you)著(zhu)極為豐富(fu)的(de)(de)經(jing)驗(yan)。基(ji)于這些經(jing)驗(yan)來(lai)建(jian)造(zao)SKA，是(shi)我們能夠擁有(you)一個(ge)成本(ben)可(ke)控的(de)(de)反射面(mian)天(tian)線的(de)(de)關鍵。這一原型機正在中(zhong)(zhong)國(guo)拔地而起，最終將有(you)133面(mian)天(tian)線矗立在南非。”

“未來，在(zai)做好天(tian)線工(gong)作包(bao)的(de)同時，我們還將(jiang)在(zai)數據處理、孔徑陣列、時間同步(bu)等工(gong)作包(bao)中繼續與各方(fang)深化研發合作，在(zai)開放(fang)合作中相互學習、借鑒、提高。”黃衛表示，中方(fang)將(jiang)以(yi)參(can)加SKA國(guo)際大(da)科學工(gong)程為契機，繼續積極融入全球(qiu)創新(xin)網絡(luo)，推動中國(guo)方(fang)案(an)、中國(guo)技術、中國(guo)智(zhi)慧逐漸走(zou)近(jin)世界射電天(tian)文舞(wu)臺的(de)中央。（記者 張(zhang)蕾）

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