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圖為平方公里(li)陣列(lie)射(she)電(dian)望遠鏡首(shou)臺天線正樣樣機。記者 張蕾攝/光明(ming)圖片

2月6日，由我國主(zhu)導研(yan)發的國際大科(ke)學工程——平方公里陣列射電望遠鏡（Square Kilometre Array，以下簡稱SKA）首臺天線正樣樣機，在河北石家莊中國電子科(ke)技集團(tuan)公司第五(wu)十四所工程現場舉(ju)行了出廠儀式。

2012年(nian)，我國(guo)正(zheng)(zheng)式參與(yu)SKA建(jian)設(she)，與(yu)其(qi)他成員國(guo)一起推動建(jian)立(li)SKA政府間(jian)國(guo)際組織，并深度參與(yu)SKA的(de)工程研發(fa)。2017年(nian)，由中國(guo)電(dian)子(zi)科技(ji)集團公(gong)司第五十四所和國(guo)家(jia)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)臺聯合(he)(he)成立(li)的(de)射電(dian)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)技(ji)術聯合(he)(he)實驗室成為SKA國(guo)際天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)工作包聯盟新的(de)牽頭單位，聯合(he)(he)來自南(nan)非(fei)、德(de)國(guo)、意大(da)(da)利(li)等國(guo)家(jia)的(de)20家(jia)科研單位，共同開展SKA反射面(mian)天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)研發(fa)。通過5年(nian)的(de)攻關協作，如今已成功(gong)(gong)出廠(chang)的(de)首(shou)臺天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)正(zheng)(zheng)樣(yang)樣(yang)機(ji)，不(bu)僅在技(ji)術上滿足所有性能指標，還將天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)重量減少到以(yi)往同類產品的(de)2/3，大(da)(da)大(da)(da)降低了(le)建(jian)設(she)成本，提高(gao)了(le)建(jian)設(she)效率，為未來SKA項目的(de)順利(li)實施(shi)奠定了(le)強(qiang)有力的(de)基礎(chu)。那么(me)，國(guo)際大(da)(da)科學工程SKA到底可以(yi)用來做什么(me)，為何(he)會有多個(ge)國(guo)家(jia)熱情(qing)參與(yu)和支持？首(shou)臺天(tian)(tian)(tian)(tian)線(xian)(xian)正(zheng)(zheng)樣(yang)樣(yang)機(ji)的(de)研制成功(gong)(gong)意味(wei)著什么(me)，中國(guo)又在其(qi)中扮演(yan)著怎樣(yang)的(de)角色？帶著這些問題(ti)，本報記者(zhe)采訪(fang)了(le)SKA組織相關負責人(ren)和中國(guo)專家(jia)代表。

從“宇(yu)宙的黎(li)明(ming)”中(zhong)發現微(wei)弱信號

“一片雪花(hua)掉落地面時產(chan)生的能量，超過了迄今為止射(she)電(dian)天文領域接收到(dao)(dao)的所(suo)有能量——這(zhe)讓我(wo)們(men)了解(jie)到(dao)(dao)這(zhe)些(xie)射(she)電(dian)信(xin)(xin)號(hao)多么(me)微弱(ruo)，以及為了拾取這(zhe)些(xie)信(xin)(xin)號(hao)，系(xi)統需要(yao)多么(me)敏銳。要(yao)試圖(tu)從(cong)‘宇(yu)宙的黎(li)明’中(zhong)發(fa)現這(zhe)些(xie)微弱(ruo)信(xin)(xin)號(hao)，需要(yao)一個巨(ju)大的接收面積。科學家(jia)試圖(tu)回答關于宇(yu)宙的一些(xie)基本問題，SKA正是(shi)(shi)為了回答這(zhe)些(xie)具體問題而設(she)計的一個望遠鏡(jing)。”談到(dao)(dao)SKA設(she)計的初衷，SKA組(zu)織總干事菲利普·迪亞(ya)蒙德（Philip Diamond）如是(shi)(shi)說。

SKA計劃始于1993年(nian)。當時，在(zai)國(guo)際無線(xian)電科學聯(lian)(lian)盟于日本舉(ju)行(xing)的(de)大(da)會上(shang)，10個國(guo)家的(de)天(tian)文學家聯(lian)(lian)合(he)提議建(jian)造一個巨型(xing)射(she)(she)電望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)陣列。“SKA并(bing)非一個直徑達1公(gong)里的(de)射(she)(she)電天(tian)線(xian)，而是由幾千個較小的(de)天(tian)線(xian)構成(cheng)的(de)巨型(xing)射(she)(she)電望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)陣列。”SKA國(guo)際天(tian)線(xian)工作包(bao)聯(lian)(lian)盟主席王(wang)楓解(jie)釋(shi)道。據(ju)他介紹，SKA的(de)臺址(zhi)位于澳大(da)利亞、南(nan)(nan)非及南(nan)(nan)部非洲(zhou)8個國(guo)家的(de)無線(xian)電寧靜(jing)區域，接收(shou)面積約1平方(fang)公(gong)里，建(jian)成(cheng)后(hou)將比(bi)目前世界最大(da)射(she)(she)電望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)陣列JVLA（Jansky Very Large Array）的(de)靈敏度(du)提高(gao)(gao)約50倍(bei)，巡天(tian)速度(du)提高(gao)(gao)約10000倍(bei)。

“SKA致力于(yu)揭示人類共同關心的(de)(de)‘宇(yu)宙(zhou)黎明’和‘生命搖籃’等(deng)科學之謎(mi)，回答關于(yu)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)基本(ben)問題(ti)，例如宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)第一縷曙光、宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)結構形成、宇(yu)宙(zhou)中的(de)(de)生命起源等(deng)，涉及天文、無線電、信息科學、系(xi)統科學等(deng)基礎與高技(ji)術領域，這些問題(ti)必將開辟人類認識宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)新紀元。”談(tan)起各(ge)國(guo)科研機(ji)構為何(he)不遺余力地聯合開展這項大科學工程研究時，中國(guo)電科54所所長張桂華表(biao)示。

2011年(nian)(nian)(nian)，包括中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)在(zai)內(nei)的7個國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)作為創(chuang)始(shi)成(cheng)(cheng)員國(guo)(guo)(guo)(guo)成(cheng)(cheng)立(li)了(le)SKA獨(du)立(li)法(fa)人機構——SKA組織(zhi)。目(mu)(mu)前該組織(zhi)擁有澳大利亞、加拿大、中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)、印度、意大利、新西蘭、南非、瑞典、荷蘭和(he)英(ying)國(guo)(guo)(guo)(guo)10個成(cheng)(cheng)員國(guo)(guo)(guo)(guo)，總部設在(zai)英(ying)國(guo)(guo)(guo)(guo)。為保證(zheng)各成(cheng)(cheng)員國(guo)(guo)(guo)(guo)政(zheng)府提供穩定的經(jing)費支持，確保SKA項(xiang)目(mu)(mu)長期有效運行并享有特權與豁免(mian)待遇，各成(cheng)(cheng)員國(guo)(guo)(guo)(guo)擬通過談(tan)判(pan)建(jian)(jian)(jian)立(li)一個具有法(fa)律約束力的國(guo)(guo)(guo)(guo)際組織(zhi)，協調管理未(wei)來SKA項(xiang)目(mu)(mu)的建(jian)(jian)(jian)設和(he)運行。“2015年(nian)(nian)(nian)10月(yue)已經(jing)啟(qi)動(dong)了(le)政(zheng)府間正式談(tan)判(pan)，預計將于2018年(nian)(nian)(nian)上半年(nian)(nian)(nian)擇期簽(qian)署SKA天(tian)文臺公約，2019年(nian)(nian)(nian)啟(qi)動(dong)采購招標，2020年(nian)(nian)(nian)全面(mian)開工(gong)(gong)建(jian)(jian)(jian)設。”王(wang)楓向(xiang)記者透露這(zhe)項(xiang)工(gong)(gong)作的進(jin)展(zhan)。

為人類共同(tong)關注的問題(ti)貢獻中(zhong)國力量

為做好SKA工(gong)(gong)程(cheng)建(jian)設的準(zhun)備工(gong)(gong)作，SKA組(zu)織于2013年向全球發(fa)布(bu)了11個工(gong)(gong)作包(bao)研(yan)發(fa)任務，近百(bai)家(jia)國(guo)(guo)際科研(yan)機構(gou)形(xing)成工(gong)(gong)作包(bao)國(guo)(guo)際聯盟(meng)，面向SKA需(xu)求共同開展(zhan)科技攻關(guan)。其中(zhong)(zhong)，SKA反射面天線工(gong)(gong)作包(bao)聯盟(meng)由來自(zi)澳大利(li)亞、南非、中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)、加拿大、意大利(li)、瑞典、英國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)、西班(ban)牙9個國(guo)(guo)家(jia)的20家(jia)研(yan)究(jiu)機構(gou)和(he)大學(xue)組(zu)成，射電天文技術聯合(he)實(shi)驗(yan)室代表中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)參(can)加該聯盟(meng)的研(yan)發(fa)工(gong)(gong)作。

2017年5月，澳大利亞(ya)卸(xie)任(ren)該聯盟(meng)主席(xi)，由(you)參與各(ge)方推薦人選競選新(xin)任(ren)主席(xi)。鑒(jian)于天(tian)線性(xing)能(neng)關(guan)乎SKA整體(ti)性(xing)能(neng)和科學(xue)目標的(de)(de)(de)(de)實現，而天(tian)線的(de)(de)(de)(de)成本也將(jiang)直接(jie)影響SKA的(de)(de)(de)(de)整體(ti)造價，各(ge)成員國(guo)(guo)對(dui)天(tian)線研發(fa)和后續(xu)工作高度重視，導致(zhi)對(dui)聯盟(meng)主席(xi)這(zhe)一職位(wei)的(de)(de)(de)(de)競爭(zheng)異常激烈。最終，在科技(ji)部國(guo)(guo)際合作司和SKA中(zhong)國(guo)(guo)辦公(gong)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)積極推動下，來自中(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)射電天(tian)文(wen)技(ji)術(shu)聯合實驗室(shi)(shi)成功成為新(xin)的(de)(de)(de)(de)牽頭單位(wei)，中(zhong)國(guo)(guo)電科54所專(zhuan)家王楓(feng)當選為聯盟(meng)主席(xi)。

“在(zai)數年的(de)合(he)作與競(jing)爭中，我國從最(zui)初參(can)與國際(ji)(ji)聯盟、跟(gen)隨研(yan)發到(dao)現在(zai)牽(qian)頭主(zhu)導核心工作包工作，不(bu)(bu)僅在(zai)技(ji)術上實現了(le)從跟(gen)跑向(xiang)并跑、領跑的(de)邁進(jin)，更鍛煉和(he)提(ti)高了(le)政府部門在(zai)國際(ji)(ji)科技(ji)合(he)作和(he)國際(ji)(ji)大科學(xue)工程(cheng)中的(de)組(zu)織協調能力。”在(zai)科技(ji)部副(fu)部長(chang)黃(huang)衛看(kan)來，此次天(tian)線樣機的(de)成功研(yan)制，不(bu)(bu)僅展現了(le)中國智慧，還代(dai)表(biao)了(le)我國持續參(can)與國際(ji)(ji)大科學(xue)工程(cheng)的(de)決心。

顯然，作為SKA工程(cheng)研發的(de)一個重大(da)成(cheng)(cheng)果(guo)，天(tian)線(xian)樣機的(de)研制成(cheng)(cheng)功(gong)具有(you)重要里程(cheng)碑意義，必將在整個SKA發展歷(li)程(cheng)中留下濃墨重彩的(de)一筆。對此，菲利(li)普·迪(di)亞(ya)蒙德(de)給(gei)予了高(gao)度評價：“我們的(de)中國同(tong)事對類似(si)的(de)技術有(you)著極為豐富的(de)經驗。基于這(zhe)(zhe)些經驗來建造SKA，是我們能夠擁(yong)有(you)一個成(cheng)(cheng)本(ben)可控(kong)的(de)反射(she)面(mian)天(tian)線(xian)的(de)關鍵。這(zhe)(zhe)一原型機正在中國拔地而起(qi)，最終將有(you)133面(mian)天(tian)線(xian)矗立在南非(fei)。”

“未(wei)來，在做好天(tian)線(xian)工(gong)作包的(de)同時，我們還(huan)將(jiang)在數據處(chu)理、孔徑陣列、時間同步等工(gong)作包中(zhong)繼續與各方(fang)深化(hua)研發合作，在開放合作中(zhong)相互學習、借鑒(jian)、提高。”黃衛表示(shi)，中(zhong)方(fang)將(jiang)以參加SKA國(guo)際大科學工(gong)程為契機，繼續積極(ji)融(rong)入全球創新(xin)網絡，推動(dong)中(zhong)國(guo)方(fang)案、中(zhong)國(guo)技術、中(zhong)國(guo)智(zhi)慧逐漸走近世界射電(dian)天(tian)文舞臺的(de)中(zhong)央(yang)。（記者 張蕾）

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