文章來源(yuan):光明日報 發布時間(jian):2019-02-07

圖為(wei)平方公里陣列射電望遠鏡首臺天(tian)線正樣樣機。記者 張蕾攝/光(guang)明圖片
2月(yue)6日,由我國(guo)主(zhu)導研(yan)發(fa)的國(guo)際大科學(xue)工程(cheng)——平方公里陣(zhen)列(lie)射電望遠鏡(Square Kilometre Array,以下簡稱SKA)首臺天線(xian)正(zheng)樣(yang)樣(yang)機,在河北石(shi)家(jia)莊(zhuang)中國(guo)電子科技集(ji)團(tuan)公司第五十四所工程(cheng)現場舉行了(le)出廠儀式。
2012年,我國(guo)(guo)(guo)(guo)正(zheng)式(shi)參與SKA建設,與其(qi)他成員國(guo)(guo)(guo)(guo)一起推動建立SKA政府間國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)組織(zhi),并深度參與SKA的工程(cheng)研發。2017年,由中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)電(dian)子科(ke)技集團(tuan)公司第五(wu)十四(si)所(suo)和國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)天文臺(tai)(tai)聯(lian)合(he)成立的射(she)電(dian)天文技術聯(lian)合(he)實驗室成為(wei)SKA國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)天線(xian)工作包聯(lian)盟(meng)新的牽頭單(dan)位,聯(lian)合(he)來自南非、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、意大利等國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)的20家(jia)科(ke)研單(dan)位,共同(tong)開(kai)展SKA反射(she)面天線(xian)研發。通過(guo)5年的攻(gong)關協作,如今已成功(gong)出廠的首臺(tai)(tai)天線(xian)正(zheng)樣樣機(ji),不僅在(zai)技術上(shang)滿足所(suo)有(you)性(xing)能指標,還將天線(xian)重量(liang)減少(shao)到(dao)以往同(tong)類產品的2/3,大大降低了(le)(le)建設成本,提高了(le)(le)建設效率(lv),為(wei)未來SKA項(xiang)目的順利實施(shi)奠定了(le)(le)強有(you)力的基礎(chu)。那么,國(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)大科(ke)學(xue)工程(cheng)SKA到(dao)底可以用來做什么,為(wei)何會有(you)多(duo)個國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)熱情參與和支持?首臺(tai)(tai)天線(xian)正(zheng)樣樣機(ji)的研制(zhi)成功(gong)意味著什么,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)又(you)在(zai)其(qi)中(zhong)扮演著怎樣的角色(se)?帶著這些問題,本報(bao)記(ji)者采(cai)訪了(le)(le)SKA組織(zhi)相關負責(ze)人和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)專家(jia)代表。
從“宇(yu)宙的(de)黎明”中發現微弱信號
“一(yi)片雪花掉落地(di)面時(shi)產生的(de)(de)能(neng)量(liang),超過了(le)迄今為止射(she)電(dian)天文領域接(jie)收到的(de)(de)所(suo)有能(neng)量(liang)——這(zhe)讓我們(men)了(le)解到這(zhe)些射(she)電(dian)信(xin)(xin)號多么微弱,以及為了(le)拾取(qu)這(zhe)些信(xin)(xin)號,系統需(xu)要(yao)多么敏銳。要(yao)試(shi)圖從‘宇(yu)宙的(de)(de)黎(li)明’中發現(xian)這(zhe)些微弱信(xin)(xin)號,需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)巨大的(de)(de)接(jie)收面積。科學家試(shi)圖回答關于宇(yu)宙的(de)(de)一(yi)些基(ji)本問題,SKA正(zheng)是(shi)(shi)為了(le)回答這(zhe)些具體問題而設計的(de)(de)一(yi)個(ge)望遠(yuan)鏡。”談到SKA設計的(de)(de)初衷,SKA組(zu)織總干事(shi)菲利普·迪亞蒙德(Philip Diamond)如(ru)是(shi)(shi)說。
SKA計劃始于(yu)(yu)1993年。當時,在國際無(wu)線(xian)電(dian)科學聯盟于(yu)(yu)日本舉行的(de)(de)(de)大會上,10個(ge)國家的(de)(de)(de)天(tian)文(wen)學家聯合提議建造一個(ge)巨型(xing)射(she)電(dian)望遠鏡陣列(lie)。“SKA并非一個(ge)直徑達(da)1公(gong)里(li)的(de)(de)(de)射(she)電(dian)天(tian)線(xian),而是由幾千個(ge)較小的(de)(de)(de)天(tian)線(xian)構成的(de)(de)(de)巨型(xing)射(she)電(dian)望遠鏡陣列(lie)。”SKA國際天(tian)線(xian)工作包聯盟主席王楓解釋(shi)道。據他介紹,SKA的(de)(de)(de)臺址位于(yu)(yu)澳大利亞、南非及南部非洲8個(ge)國家的(de)(de)(de)無(wu)線(xian)電(dian)寧靜區域,接收面積(ji)約(yue)1平方公(gong)里(li),建成后(hou)將比目前世界最(zui)大射(she)電(dian)望遠鏡陣列(lie)JVLA(Jansky Very Large Array)的(de)(de)(de)靈(ling)敏度提高約(yue)50倍,巡天(tian)速度提高約(yue)10000倍。
“SKA致力(li)于(yu)揭示人(ren)(ren)類共(gong)同關(guan)心的(de)‘宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)黎明’和‘生(sheng)命(ming)搖籃’等(deng)科學(xue)之謎,回答(da)關(guan)于(yu)宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)基本(ben)問(wen)題,例如宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)第(di)一縷(lv)曙(shu)光、宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)結構形成、宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中的(de)生(sheng)命(ming)起源等(deng),涉(she)及天文、無線(xian)電、信息科學(xue)、系統科學(xue)等(deng)基礎與高技(ji)術(shu)領域,這(zhe)些問(wen)題必將開辟人(ren)(ren)類認(ren)識宇(yu)(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)新紀(ji)元。”談起各國(guo)(guo)科研機構為何不遺(yi)余力(li)地聯合開展這(zhe)項大科學(xue)工程研究時,中國(guo)(guo)電科54所所長(chang)張桂華表示。
2011年(nian)(nian),包括中(zhong)國(guo)(guo)在(zai)內(nei)的(de)7個(ge)國(guo)(guo)家作為創始成員國(guo)(guo)成立了SKA獨立法(fa)人機構(gou)——SKA組(zu)織(zhi)。目(mu)(mu)前該組(zu)織(zhi)擁(yong)有澳大利亞、加拿大、中(zhong)國(guo)(guo)、印(yin)度、意大利、新西蘭、南非、瑞典、荷(he)蘭和英國(guo)(guo)10個(ge)成員國(guo)(guo),總部(bu)設在(zai)英國(guo)(guo)。為保證各(ge)成員國(guo)(guo)政府(fu)提供穩定的(de)經費支(zhi)持(chi),確保SKA項目(mu)(mu)長期(qi)有效(xiao)運行(xing)并享有特權與豁(huo)免待遇,各(ge)成員國(guo)(guo)擬(ni)通(tong)過談判建(jian)(jian)立一個(ge)具有法(fa)律(lv)約束(shu)力的(de)國(guo)(guo)際組(zu)織(zhi),協調管(guan)理未來(lai)SKA項目(mu)(mu)的(de)建(jian)(jian)設和運行(xing)。“2015年(nian)(nian)10月已經啟動了政府(fu)間正式談判,預計將(jiang)于(yu)2018年(nian)(nian)上半年(nian)(nian)擇(ze)期(qi)簽署SKA天文(wen)臺公約,2019年(nian)(nian)啟動采購(gou)招(zhao)標(biao),2020年(nian)(nian)全面開工建(jian)(jian)設。”王楓向(xiang)記者透露這項工作的(de)進展(zhan)。
為人(ren)類共同關注的問(wen)題貢(gong)獻中國力量(liang)
為做好SKA工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)建設的準備工(gong)(gong)(gong)(gong)作,SKA組(zu)織于2013年向(xiang)全球發布了11個工(gong)(gong)(gong)(gong)作包研(yan)發任(ren)務,近百家(jia)(jia)國(guo)(guo)際(ji)科(ke)(ke)研(yan)機(ji)構形成工(gong)(gong)(gong)(gong)作包國(guo)(guo)際(ji)聯(lian)盟,面向(xiang)SKA需求(qiu)共同開(kai)展科(ke)(ke)技攻關。其中(zhong),SKA反(fan)射(she)面天(tian)線工(gong)(gong)(gong)(gong)作包聯(lian)盟由(you)來自(zi)澳大(da)利亞、南非、中(zhong)國(guo)(guo)、加拿大(da)、意大(da)利、瑞典、英國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)、西班牙9個國(guo)(guo)家(jia)(jia)的20家(jia)(jia)研(yan)究(jiu)機(ji)構和大(da)學組(zu)成,射(she)電天(tian)文技術聯(lian)合實驗室代表中(zhong)國(guo)(guo)參(can)加該聯(lian)盟的研(yan)發工(gong)(gong)(gong)(gong)作。
2017年5月,澳大利亞卸(xie)任(ren)該聯盟(meng)主(zhu)席(xi),由參與各方推薦人選(xuan)競選(xuan)新任(ren)主(zhu)席(xi)。鑒于天線(xian)性能關(guan)乎SKA整體(ti)性能和(he)科(ke)學目(mu)標的(de)實(shi)現,而天線(xian)的(de)成本也將直接(jie)影響SKA的(de)整體(ti)造價,各成員國(guo)對天線(xian)研發(fa)和(he)后續工作高度重(zhong)視(shi),導致對聯盟(meng)主(zhu)席(xi)這一職位的(de)競爭異常激烈。最終,在(zai)科(ke)技(ji)(ji)部(bu)國(guo)際合作司和(he)SKA中國(guo)辦公室的(de)積(ji)極推動(dong)下,來(lai)自(zi)中國(guo)的(de)射電天文(wen)技(ji)(ji)術聯合實(shi)驗(yan)室成功(gong)成為(wei)新的(de)牽頭單位,中國(guo)電科(ke)54所專(zhuan)家王(wang)楓當選(xuan)為(wei)聯盟(meng)主(zhu)席(xi)。
“在數(shu)年的(de)(de)合作與競爭中,我國(guo)(guo)(guo)從最初參(can)與國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)聯盟、跟隨研(yan)發到現(xian)在牽頭(tou)主導核心工作包工作,不(bu)僅(jin)在技術上實現(xian)了(le)從跟跑向并跑、領跑的(de)(de)邁(mai)進,更鍛(duan)煉和(he)提高了(le)政(zheng)府(fu)部門在國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)科(ke)技合作和(he)國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)大科(ke)學工程(cheng)中的(de)(de)組織(zhi)協調能力。”在科(ke)技部副(fu)部長(chang)黃衛(wei)看來,此次天線樣機的(de)(de)成功研(yan)制,不(bu)僅(jin)展現(xian)了(le)中國(guo)(guo)(guo)智(zhi)慧,還代表(biao)了(le)我國(guo)(guo)(guo)持續(xu)參(can)與國(guo)(guo)(guo)際(ji)(ji)大科(ke)學工程(cheng)的(de)(de)決心。
顯然,作為SKA工(gong)程(cheng)研發(fa)的(de)一個重大(da)成果,天(tian)(tian)線樣機(ji)的(de)研制(zhi)成功具有重要里程(cheng)碑意(yi)義(yi),必將(jiang)在(zai)(zai)整個SKA發(fa)展(zhan)歷程(cheng)中留下(xia)濃墨重彩的(de)一筆。對(dui)此,菲(fei)利(li)普·迪亞(ya)蒙德給予了高(gao)度評價:“我(wo)們(men)的(de)中國(guo)同事對(dui)類似的(de)技術有著極為豐(feng)富的(de)經(jing)(jing)驗。基于這(zhe)些(xie)經(jing)(jing)驗來建(jian)造SKA,是我(wo)們(men)能夠擁(yong)有一個成本(ben)可控(kong)的(de)反射(she)面(mian)天(tian)(tian)線的(de)關鍵。這(zhe)一原(yuan)型(xing)機(ji)正在(zai)(zai)中國(guo)拔地而起,最終將(jiang)有133面(mian)天(tian)(tian)線矗立在(zai)(zai)南非。”
“未來,在(zai)做好天線工作(zuo)包的(de)同(tong)時(shi),我(wo)們(men)還將在(zai)數據處(chu)理(li)、孔徑陣(zhen)列、時(shi)間同(tong)步等工作(zuo)包中(zhong)繼續(xu)與各(ge)方深化研發合(he)作(zuo),在(zai)開(kai)放(fang)合(he)作(zuo)中(zhong)相互學(xue)習、借鑒(jian)、提高。”黃衛表示(shi),中(zhong)方將以參加SKA國(guo)際大(da)科學(xue)工程為(wei)契機,繼續(xu)積極融(rong)入全球創新網絡(luo),推動中(zhong)國(guo)方案、中(zhong)國(guo)技術、中(zhong)國(guo)智慧(hui)逐漸走(zou)近世界射電天文舞臺的(de)中(zhong)央。(記者 張蕾(lei))
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