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圖為平方公(gong)里陣列射電(dian)望遠鏡首臺(tai)天線(xian)正樣(yang)樣(yang)機。記者 張蕾攝(she)/光明(ming)圖片

2月6日(ri)，由我國(guo)主導(dao)研發(fa)的國(guo)際大科(ke)學(xue)工程——平方(fang)公(gong)里(li)陣列射電(dian)(dian)望(wang)遠鏡（Square Kilometre Array，以(yi)下簡稱SKA）首(shou)臺天(tian)線正樣樣機，在(zai)河北石家莊中國(guo)電(dian)(dian)子科(ke)技集團公(gong)司第(di)五十四(si)所工程現場舉行了出廠儀式。

2012年，我國(guo)正式(shi)參(can)(can)與(yu)(yu)SKA建(jian)設，與(yu)(yu)其他成(cheng)員(yuan)國(guo)一起推動(dong)建(jian)立(li)SKA政府間國(guo)際(ji)(ji)(ji)組(zu)織，并(bing)深度參(can)(can)與(yu)(yu)SKA的(de)工程研(yan)發(fa)。2017年，由(you)中(zhong)國(guo)電(dian)子科技集團公司第五十四(si)所(suo)和國(guo)家(jia)(jia)(jia)天文(wen)臺聯合(he)(he)成(cheng)立(li)的(de)射電(dian)天文(wen)技術(shu)聯合(he)(he)實驗(yan)室成(cheng)為(wei)SKA國(guo)際(ji)(ji)(ji)天線工作(zuo)包聯盟新的(de)牽頭單位，聯合(he)(he)來(lai)自(zi)南(nan)非、德國(guo)、意大(da)利等(deng)國(guo)家(jia)(jia)(jia)的(de)20家(jia)(jia)(jia)科研(yan)單位，共(gong)同開(kai)展SKA反射面天線研(yan)發(fa)。通過5年的(de)攻關協作(zuo)，如今已成(cheng)功出廠的(de)首(shou)臺天線正樣樣機(ji)，不僅在技術(shu)上滿足(zu)所(suo)有(you)性能(neng)指(zhi)標，還將天線重量減少到以往(wang)同類產品的(de)2/3，大(da)大(da)降低(di)了建(jian)設成(cheng)本，提高了建(jian)設效率(lv)，為(wei)未來(lai)SKA項(xiang)目的(de)順利實施(shi)奠定(ding)了強有(you)力的(de)基礎。那(nei)么(me)，國(guo)際(ji)(ji)(ji)大(da)科學工程SKA到底可以用來(lai)做什(shen)么(me)，為(wei)何會有(you)多個國(guo)家(jia)(jia)(jia)熱情(qing)參(can)(can)與(yu)(yu)和支持？首(shou)臺天線正樣樣機(ji)的(de)研(yan)制成(cheng)功意味(wei)著什(shen)么(me)，中(zhong)國(guo)又在其中(zhong)扮演著怎樣的(de)角色？帶著這些問(wen)題，本報記者采訪了SKA組(zu)織相關負責(ze)人和中(zhong)國(guo)專家(jia)(jia)(jia)代表(biao)。

從“宇(yu)宙的黎明”中發現微弱信(xin)號(hao)

“一(yi)片雪花掉落地面時產生的能(neng)量，超(chao)過(guo)了(le)迄(qi)今為止射(she)電天文領域接收到的所有能(neng)量——這(zhe)(zhe)讓(rang)我們了(le)解到這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)射(she)電信號(hao)多么微弱(ruo)，以及為了(le)拾取這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)信號(hao)，系(xi)統需要(yao)(yao)多么敏銳。要(yao)(yao)試圖從‘宇宙的黎明’中發(fa)現這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)微弱(ruo)信號(hao)，需要(yao)(yao)一(yi)個巨大的接收面積。科(ke)學家試圖回答(da)關于宇宙的一(yi)些(xie)(xie)基(ji)本問題(ti)，SKA正(zheng)是為了(le)回答(da)這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)具體問題(ti)而(er)設計的一(yi)個望遠鏡(jing)。”談到SKA設計的初(chu)衷，SKA組織總干事(shi)菲(fei)利(li)普·迪亞(ya)蒙(meng)德(de)（Philip Diamond）如是說。

SKA計劃(hua)始于1993年。當時(shi)，在國際無(wu)線(xian)電科學(xue)聯盟于日本舉行的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)會(hui)上，10個國家的(de)(de)(de)天文學(xue)家聯合提議建造(zao)一(yi)(yi)個巨型(xing)射電望遠鏡(jing)陣(zhen)列(lie)(lie)。“SKA并(bing)非一(yi)(yi)個直(zhi)徑(jing)達1公里(li)的(de)(de)(de)射電天線(xian)，而是(shi)由幾千個較(jiao)小的(de)(de)(de)天線(xian)構成(cheng)的(de)(de)(de)巨型(xing)射電望遠鏡(jing)陣(zhen)列(lie)(lie)。”SKA國際天線(xian)工作(zuo)包聯盟主(zhu)席(xi)王楓解釋道。據他介紹(shao)，SKA的(de)(de)(de)臺址位于澳(ao)大(da)(da)(da)利亞、南非及(ji)南部非洲8個國家的(de)(de)(de)無(wu)線(xian)電寧靜區域，接(jie)收面積約1平(ping)方(fang)公里(li)，建成(cheng)后將比目前世界最(zui)大(da)(da)(da)射電望遠鏡(jing)陣(zhen)列(lie)(lie)JVLA（Jansky Very Large Array）的(de)(de)(de)靈敏(min)度提高約50倍，巡(xun)天速度提高約10000倍。

“SKA致力于(yu)揭示(shi)人類共同關心的(de)‘宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)黎明’和‘生命搖(yao)籃’等科(ke)學之謎，回答關于(yu)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)基本(ben)問題，例(li)如宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)第(di)一縷曙光、宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)結構形成(cheng)、宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中(zhong)的(de)生命起(qi)源等，涉及天文、無線電、信息(xi)科(ke)學、系(xi)統科(ke)學等基礎(chu)與高技術(shu)領域，這些問題必將開辟人類認識宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)的(de)新紀元。”談起(qi)各國(guo)科(ke)研(yan)機構為何(he)不遺余力地聯合開展這項大科(ke)學工程研(yan)究時，中(zhong)國(guo)電科(ke)54所所長張桂華表示(shi)。

2011年(nian)，包括中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)在內的(de)7個(ge)(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家作為創始成員(yuan)(yuan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)成立了(le)SKA獨(du)立法(fa)人機構——SKA組(zu)織(zhi)。目前該組(zu)織(zhi)擁有澳大利亞、加拿(na)大、中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、印度(du)、意大利、新西蘭(lan)、南非(fei)、瑞典(dian)、荷(he)蘭(lan)和英國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)10個(ge)(ge)成員(yuan)(yuan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)，總部設(she)在英國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。為保證各成員(yuan)(yuan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)政府提供(gong)穩定的(de)經費支(zhi)持(chi)，確保SKA項(xiang)目長期(qi)有效運行并享有特權與豁免待遇(yu)，各成員(yuan)(yuan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)擬通(tong)過談判(pan)建(jian)立一個(ge)(ge)具有法(fa)律約束(shu)力的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際組(zu)織(zhi)，協調(diao)管理(li)未來SKA項(xiang)目的(de)建(jian)設(she)和運行。“2015年(nian)10月已經啟動了(le)政府間正式談判(pan)，預計(ji)將于2018年(nian)上半年(nian)擇期(qi)簽署SKA天文臺公約，2019年(nian)啟動采購招標，2020年(nian)全面開工建(jian)設(she)。”王楓向(xiang)記者透(tou)露這項(xiang)工作的(de)進展。

為人(ren)類共同關注(zhu)的問題貢獻(xian)中國力量(liang)

為(wei)做好SKA工(gong)程建設的準備工(gong)作(zuo)(zuo)，SKA組織于2013年(nian)向全球發布了11個(ge)工(gong)作(zuo)(zuo)包研(yan)發任務，近百家(jia)國(guo)(guo)際(ji)科(ke)研(yan)機構形成(cheng)工(gong)作(zuo)(zuo)包國(guo)(guo)際(ji)聯(lian)(lian)盟(meng)(meng)，面向SKA需(xu)求共同開展(zhan)科(ke)技攻關(guan)。其中，SKA反射(she)面天線工(gong)作(zuo)(zuo)包聯(lian)(lian)盟(meng)(meng)由來自澳大利亞、南非、中國(guo)(guo)、加(jia)拿大、意大利、瑞典、英國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)、西班牙9個(ge)國(guo)(guo)家(jia)的20家(jia)研(yan)究機構和大學組成(cheng)，射(she)電天文技術聯(lian)(lian)合實驗室代表中國(guo)(guo)參加(jia)該聯(lian)(lian)盟(meng)(meng)的研(yan)發工(gong)作(zuo)(zuo)。

2017年5月，澳大利亞卸任(ren)該聯盟(meng)主(zhu)席(xi)，由參(can)與各(ge)(ge)方推薦人選競選新(xin)任(ren)主(zhu)席(xi)。鑒于天(tian)線性能關乎(hu)SKA整體(ti)性能和(he)科學目標的(de)(de)實現，而天(tian)線的(de)(de)成(cheng)(cheng)本也(ye)將直接(jie)影響SKA的(de)(de)整體(ti)造價，各(ge)(ge)成(cheng)(cheng)員國對天(tian)線研發和(he)后續工作高度重視，導(dao)致(zhi)對聯盟(meng)主(zhu)席(xi)這一職位的(de)(de)競爭異常激烈(lie)。最終(zhong)，在科技部國際合作司和(he)SKA中(zhong)國辦公室的(de)(de)積極推動下(xia)，來(lai)自中(zhong)國的(de)(de)射(she)電(dian)天(tian)文(wen)技術聯合實驗室成(cheng)(cheng)功成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)新(xin)的(de)(de)牽頭單(dan)位，中(zhong)國電(dian)科54所專家王楓當選為(wei)(wei)聯盟(meng)主(zhu)席(xi)。

“在(zai)(zai)數年的(de)(de)合作與(yu)競爭中(zhong)，我國(guo)從最初參與(yu)國(guo)際(ji)聯盟、跟隨(sui)研發到現在(zai)(zai)牽(qian)頭(tou)主導(dao)核心(xin)工作包工作，不(bu)僅(jin)在(zai)(zai)技(ji)術上實現了從跟跑向并跑、領(ling)跑的(de)(de)邁進，更鍛煉和提高了政府部門(men)在(zai)(zai)國(guo)際(ji)科技(ji)合作和國(guo)際(ji)大科學工程中(zhong)的(de)(de)組織協調能(neng)力。”在(zai)(zai)科技(ji)部副部長黃衛看來(lai)，此次天線樣機的(de)(de)成(cheng)功研制，不(bu)僅(jin)展現了中(zhong)國(guo)智慧(hui)，還代表(biao)了我國(guo)持續參與(yu)國(guo)際(ji)大科學工程的(de)(de)決心(xin)。

顯然，作為SKA工(gong)程(cheng)研發的(de)(de)一(yi)個重大(da)成果，天(tian)線(xian)樣(yang)機(ji)的(de)(de)研制(zhi)成功具(ju)有(you)(you)重要里程(cheng)碑意義(yi)，必將在(zai)整個SKA發展歷程(cheng)中留(liu)下濃(nong)墨重彩的(de)(de)一(yi)筆。對此，菲利普·迪亞蒙德(de)給予了高度評價：“我們(men)的(de)(de)中國(guo)同(tong)事(shi)對類似的(de)(de)技(ji)術有(you)(you)著(zhu)極為豐富的(de)(de)經(jing)驗(yan)。基于這(zhe)些經(jing)驗(yan)來建造SKA，是我們(men)能夠擁有(you)(you)一(yi)個成本可(ke)控(kong)的(de)(de)反射面(mian)天(tian)線(xian)的(de)(de)關鍵。這(zhe)一(yi)原(yuan)型機(ji)正(zheng)在(zai)中國(guo)拔地而(er)起，最終將有(you)(you)133面(mian)天(tian)線(xian)矗(chu)立在(zai)南非。”

“未來，在(zai)做(zuo)好(hao)天線(xian)工(gong)(gong)作包(bao)的同時，我們(men)還將在(zai)數(shu)據處(chu)理、孔(kong)徑陣列(lie)、時間同步等工(gong)(gong)作包(bao)中(zhong)(zhong)繼(ji)續(xu)與各方(fang)(fang)深化研發合作，在(zai)開放合作中(zhong)(zhong)相互學習、借鑒(jian)、提高(gao)。”黃(huang)衛表示，中(zhong)(zhong)方(fang)(fang)將以參加SKA國際大科(ke)學工(gong)(gong)程為契機(ji)，繼(ji)續(xu)積極融入全球創新網(wang)絡，推動中(zhong)(zhong)國方(fang)(fang)案、中(zhong)(zhong)國技術、中(zhong)(zhong)國智慧逐漸走近世界射電(dian)天文(wen)舞臺的中(zhong)(zhong)央。（記(ji)者(zhe) 張蕾）

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