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圖為平方公里陣列射(she)電望(wang)遠鏡首臺天線正樣(yang)樣(yang)機(ji)。記(ji)者 張蕾攝/光(guang)明圖片(pian)

2月6日，由我國主導研(yan)發的國際大科學工程——平(ping)方公里陣(zhen)列射電(dian)望遠(yuan)鏡（Square Kilometre Array，以下簡稱SKA）首臺(tai)天線正樣樣機，在河北石家(jia)莊中國電(dian)子科技集團公司第五(wu)十四所工程現場舉行了出廠儀式。

2012年，我國(guo)(guo)(guo)(guo)正式參(can)與(yu)SKA建設(she)，與(yu)其他成(cheng)(cheng)員國(guo)(guo)(guo)(guo)一起推動建立SKA政府間(jian)國(guo)(guo)(guo)(guo)際組織(zhi)，并深(shen)度參(can)與(yu)SKA的(de)(de)(de)工程(cheng)研(yan)發(fa)。2017年，由中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)電子(zi)科技集團公司第(di)五十(shi)四(si)所和國(guo)(guo)(guo)(guo)家天(tian)(tian)文臺(tai)聯合成(cheng)(cheng)立的(de)(de)(de)射電天(tian)(tian)文技術聯合實(shi)驗室(shi)成(cheng)(cheng)為SKA國(guo)(guo)(guo)(guo)際天(tian)(tian)線工作(zuo)包(bao)聯盟(meng)新的(de)(de)(de)牽頭單位(wei)，聯合來自(zi)南非、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、意大利等國(guo)(guo)(guo)(guo)家的(de)(de)(de)20家科研(yan)單位(wei)，共(gong)同開展SKA反射面(mian)天(tian)(tian)線研(yan)發(fa)。通過5年的(de)(de)(de)攻關協作(zuo)，如今(jin)已(yi)成(cheng)(cheng)功(gong)出廠的(de)(de)(de)首臺(tai)天(tian)(tian)線正樣(yang)樣(yang)機(ji)，不僅在技術上滿足所有性能指標，還將天(tian)(tian)線重量減(jian)少(shao)到(dao)以往同類產品(pin)的(de)(de)(de)2/3，大大降低了(le)建設(she)成(cheng)(cheng)本，提高(gao)了(le)建設(she)效率，為未來SKA項(xiang)目的(de)(de)(de)順利實(shi)施奠定了(le)強有力(li)的(de)(de)(de)基礎(chu)。那么(me)，國(guo)(guo)(guo)(guo)際大科學工程(cheng)SKA到(dao)底(di)可以用來做(zuo)什么(me)，為何會有多個國(guo)(guo)(guo)(guo)家熱情(qing)參(can)與(yu)和支(zhi)持？首臺(tai)天(tian)(tian)線正樣(yang)樣(yang)機(ji)的(de)(de)(de)研(yan)制成(cheng)(cheng)功(gong)意味著什么(me)，中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)又在其中(zhong)(zhong)扮演著怎樣(yang)的(de)(de)(de)角色(se)？帶著這些(xie)問題，本報記者采訪了(le)SKA組織(zhi)相(xiang)關負責人(ren)和中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)專家代(dai)表。

從“宇宙(zhou)的黎明”中發現微弱信號

“一片雪花掉落地(di)面(mian)時產生的(de)能(neng)量(liang)，超過(guo)了(le)(le)(le)迄今為止射電天文領域接(jie)(jie)收到的(de)所有能(neng)量(liang)——這讓我們(men)了(le)(le)(le)解(jie)到這些(xie)(xie)射電信(xin)號(hao)多么微(wei)弱(ruo)，以及(ji)為了(le)(le)(le)拾(shi)取這些(xie)(xie)信(xin)號(hao)，系統需要(yao)多么敏銳。要(yao)試圖從‘宇宙的(de)黎明(ming)’中(zhong)發現這些(xie)(xie)微(wei)弱(ruo)信(xin)號(hao)，需要(yao)一個(ge)巨(ju)大(da)的(de)接(jie)(jie)收面(mian)積。科學家試圖回(hui)答關(guan)于宇宙的(de)一些(xie)(xie)基本(ben)問題，SKA正是(shi)為了(le)(le)(le)回(hui)答這些(xie)(xie)具體問題而設(she)計(ji)的(de)一個(ge)望遠鏡。”談到SKA設(she)計(ji)的(de)初衷(zhong)，SKA組織總(zong)干事(shi)菲利普·迪亞蒙德（Philip Diamond）如是(shi)說。

SKA計劃始于(yu)1993年。當時(shi)，在國(guo)際無線(xian)電(dian)科學聯(lian)盟(meng)于(yu)日本舉行的(de)(de)(de)大會上，10個國(guo)家的(de)(de)(de)天文(wen)學家聯(lian)合提(ti)議建造一個巨(ju)型射電(dian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)陣(zhen)列(lie)。“SKA并非(fei)一個直徑達1公里的(de)(de)(de)射電(dian)天線(xian)，而是由幾(ji)千(qian)個較小的(de)(de)(de)天線(xian)構成(cheng)的(de)(de)(de)巨(ju)型射電(dian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)陣(zhen)列(lie)。”SKA國(guo)際天線(xian)工作包(bao)聯(lian)盟(meng)主席王楓解釋道。據(ju)他介紹，SKA的(de)(de)(de)臺址位于(yu)澳大利亞、南(nan)非(fei)及南(nan)部非(fei)洲8個國(guo)家的(de)(de)(de)無線(xian)電(dian)寧(ning)靜區域，接收(shou)面積(ji)約1平方公里，建成(cheng)后將比目前世界最大射電(dian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)陣(zhen)列(lie)JVLA（Jansky Very Large Array）的(de)(de)(de)靈敏(min)度提(ti)高約50倍(bei)，巡天速度提(ti)高約10000倍(bei)。

“SKA致力(li)于揭示人(ren)(ren)類共同關心的(de)(de)(de)(de)‘宇(yu)宙黎(li)明’和(he)‘生(sheng)命搖籃’等(deng)(deng)科(ke)(ke)(ke)(ke)學之謎(mi)，回答關于宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)問(wen)(wen)題(ti)，例如宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)第一縷(lv)曙光、宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)結構形(xing)成、宇(yu)宙中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)命起源等(deng)(deng)，涉(she)及天文、無線電(dian)、信息科(ke)(ke)(ke)(ke)學、系統科(ke)(ke)(ke)(ke)學等(deng)(deng)基(ji)礎與高技術(shu)領(ling)域，這(zhe)(zhe)些問(wen)(wen)題(ti)必(bi)將(jiang)開(kai)辟(pi)人(ren)(ren)類認識宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)新(xin)紀元。”談起各國科(ke)(ke)(ke)(ke)研機構為何不遺(yi)余力(li)地聯合開(kai)展這(zhe)(zhe)項大科(ke)(ke)(ke)(ke)學工程研究時，中(zhong)國電(dian)科(ke)(ke)(ke)(ke)54所(suo)所(suo)長(chang)張(zhang)桂華表示。

2011年，包括中(zhong)國在(zai)內的7個國家作為(wei)創始(shi)成員國成立了SKA獨立法(fa)人(ren)機(ji)構——SKA組織。目(mu)前該組織擁(yong)有澳大利亞、加拿大、中(zhong)國、印度、意大利、新(xin)西蘭(lan)、南非、瑞(rui)典、荷蘭(lan)和英國10個成員國，總(zong)部設在(zai)英國。為(wei)保證(zheng)各成員國政府提供穩(wen)定的經費支(zhi)持，確(que)保SKA項(xiang)目(mu)長期(qi)有效運行并享有特權與豁免待遇(yu)，各成員國擬通(tong)過談判建立一個具有法(fa)律約束(shu)力(li)的國際(ji)組織，協(xie)調管理未來SKA項(xiang)目(mu)的建設和運行。“2015年10月已經啟動了政府間正式談判，預計將(jiang)于2018年上半年擇期(qi)簽署SKA天文臺公約，2019年啟動采購招(zhao)標，2020年全面開工(gong)建設。”王(wang)楓向記者透露這項(xiang)工(gong)作的進(jin)展。

為人類共(gong)同關注的問題貢獻中(zhong)國力量(liang)

為做好SKA工(gong)程建設的(de)(de)(de)準備工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)，SKA組(zu)織于(yu)2013年向全球發(fa)(fa)布了11個(ge)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)包(bao)研發(fa)(fa)任務，近百家國(guo)(guo)(guo)際(ji)科(ke)(ke)研機構形成(cheng)(cheng)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)包(bao)國(guo)(guo)(guo)際(ji)聯盟，面(mian)向SKA需(xu)求共同(tong)開展科(ke)(ke)技攻關。其中(zhong)，SKA反射面(mian)天(tian)(tian)線(xian)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)包(bao)聯盟由來(lai)自(zi)澳大(da)利(li)(li)亞、南非、中(zhong)國(guo)(guo)(guo)、加(jia)(jia)拿大(da)、意大(da)利(li)(li)、瑞典(dian)、英國(guo)(guo)(guo)、德國(guo)(guo)(guo)、西班牙9個(ge)國(guo)(guo)(guo)家的(de)(de)(de)20家研究機構和大(da)學組(zu)成(cheng)(cheng)，射電天(tian)(tian)文技術聯合(he)實驗室(shi)代表中(zhong)國(guo)(guo)(guo)參加(jia)(jia)該聯盟的(de)(de)(de)研發(fa)(fa)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)。

2017年5月，澳大(da)利亞卸任該(gai)聯(lian)盟主(zhu)席(xi)，由參與各方推薦人選(xuan)競選(xuan)新(xin)任主(zhu)席(xi)。鑒(jian)于天(tian)線(xian)性能關乎SKA整體(ti)性能和(he)科(ke)學目(mu)標(biao)的(de)(de)(de)實現，而天(tian)線(xian)的(de)(de)(de)成(cheng)本也將直(zhi)接(jie)影(ying)響SKA的(de)(de)(de)整體(ti)造(zao)價，各成(cheng)員(yuan)國(guo)對天(tian)線(xian)研發(fa)和(he)后續工作(zuo)(zuo)高度(du)重視，導致對聯(lian)盟主(zhu)席(xi)這一職(zhi)位的(de)(de)(de)競爭異常激(ji)烈(lie)。最終，在(zai)科(ke)技部國(guo)際(ji)合(he)作(zuo)(zuo)司和(he)SKA中國(guo)辦公室的(de)(de)(de)積極推動下，來(lai)自(zi)中國(guo)的(de)(de)(de)射電(dian)天(tian)文技術聯(lian)合(he)實驗(yan)室成(cheng)功成(cheng)為新(xin)的(de)(de)(de)牽(qian)頭單位，中國(guo)電(dian)科(ke)54所專家王楓當選(xuan)為聯(lian)盟主(zhu)席(xi)。

“在(zai)數年的(de)(de)合(he)作與(yu)競爭中(zhong)(zhong)，我國(guo)(guo)從(cong)最初(chu)參(can)與(yu)國(guo)(guo)際聯(lian)盟、跟隨研(yan)發到現在(zai)牽頭主導核心工(gong)作包工(gong)作，不(bu)僅在(zai)技(ji)術(shu)上實(shi)現了(le)從(cong)跟跑向并跑、領跑的(de)(de)邁進，更鍛煉(lian)和提高了(le)政府部門在(zai)國(guo)(guo)際科技(ji)合(he)作和國(guo)(guo)際大科學(xue)工(gong)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)組織協調能力(li)。”在(zai)科技(ji)部副部長黃衛看來，此(ci)次天線樣(yang)機的(de)(de)成功研(yan)制，不(bu)僅展現了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)智慧，還代表了(le)我國(guo)(guo)持續(xu)參(can)與(yu)國(guo)(guo)際大科學(xue)工(gong)程的(de)(de)決心。

顯然，作為SKA工程研發(fa)的(de)一(yi)個重(zhong)大成果，天(tian)線樣機(ji)(ji)的(de)研制成功(gong)具有重(zhong)要里(li)程碑(bei)意義，必將(jiang)在整個SKA發(fa)展歷(li)程中(zhong)留下(xia)濃墨(mo)重(zhong)彩的(de)一(yi)筆。對此(ci)，菲利普·迪亞蒙德(de)給予了高度評價：“我(wo)(wo)們(men)的(de)中(zhong)國同事對類似的(de)技術有著極(ji)為豐(feng)富的(de)經(jing)驗。基于這些經(jing)驗來建造SKA，是(shi)我(wo)(wo)們(men)能(neng)夠擁(yong)有一(yi)個成本可控的(de)反射面(mian)天(tian)線的(de)關鍵。這一(yi)原型機(ji)(ji)正在中(zhong)國拔(ba)地(di)而起，最終將(jiang)有133面(mian)天(tian)線矗立在南非。”

“未來(lai)，在(zai)做(zuo)好天(tian)線工作(zuo)包的同時，我們還將在(zai)數據處理、孔徑陣列(lie)、時間同步等(deng)工作(zuo)包中(zhong)繼續與各方(fang)深化研發(fa)合作(zuo)，在(zai)開放合作(zuo)中(zhong)相互學(xue)習、借鑒、提高。”黃衛(wei)表示，中(zhong)方(fang)將以(yi)參加SKA國(guo)際大科學(xue)工程為契機，繼續積極融入全(quan)球創(chuang)新網絡(luo)，推(tui)動中(zhong)國(guo)方(fang)案(an)、中(zhong)國(guo)技術、中(zhong)國(guo)智(zhi)慧逐漸走近世界射電天(tian)文舞臺(tai)的中(zhong)央。（記者(zhe) 張蕾）

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