“世界巨眼”SKA期待更多中国学者参与研究

科技日报记者 张晔

说到射电望远镜，中国民众耳熟能详的一定是“天眼”，位于贵州500米口径的FAST。

但是正在建设的国际大科学工程——平方公里阵列射电望远镜（以下简称SKA），将是人类有史以来规模最大的射电望远镜。

近日，平方公里阵列天文台（SKAO）在南京举行第十一次理事会。这是SKAO理事会首次在中国召开会议，充分体现了国际社会对中国在科技创新和大科学装置建设方面作用的高度认可和信任，更彰显了中国在推动人类科学事业发展中正在肩负起与日俱增的重要角色和责任。

SKAO总干事菲利普·戴蒙德、中国科学院紫金山天文台副台长吴雪峰等天文学家接受科技日报记者采访时指出，SKA面临诸多挑战，解决这些问题需要国际合作，而中国在国际上一直扮演着重要角色，希望更多的中国学者参与到SKAO中。

多国联手建造最大射电望远镜

SKA是由全球多国合资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜。2019年，中国作为SKAO创始成员国，在罗马签署《成立平方公里阵列天文台公约》。

如果说“中国天眼”像一口“大锅”，那SKA就是成千上万个分散摆放的“小锅”和“天线”，两者各有优势，但SKA能看得更远、更清楚。

吴雪峰研究员介绍，SKA是阵列望远镜，正在建设的第一期预计2028年完成，其中中频波段包括197面分散摆放的15米的反射面天线，低频阵列是13万只小的偶极天线。

考虑到电磁环境的影响，SKA中频天线选址在南非，低频天线选址位于澳大利亚，两边同时工作就组成一个基线长度达数千公里的射电望远镜，接收面积之大、分辨成像能力之强前所未有。

这种方式国际早有先例。2017年，国际合作“事件视界望远镜”（EHT），将分布在全球的8个亚毫米波望远镜组成一个等效于地球口径大小的“虚拟望远镜”，首次捕获黑洞“真容”。

SKA不仅是一个射电望远镜阵列，同时也是一个先进的数据密集型科学计算平台。

吴雪峰说，SKA集成了相平面相控阵天线等创新技术，相控阵天线无须转动即可灵活控制波束方向，大大提高观测灵活性。

SKA还将产生前所未有的海量观测数据，二期工程建成后每秒数据量将超过目前全球互联网每秒数据量。

“SKA第一阶段耗资就达20亿欧元，还集成了多项尖端技术，对任何单个国家来说都是巨大挑战，所以采用国际合作模式建设。”吴雪峰说。

探索宇宙不能没有中国学者

“像所有大项目一样，我们有挑战，包括财务挑战和技术挑战等。”菲利普·戴蒙德表示，正在建造的SKA是前无古人的大科学工程，所以工程师们正在做很多工作来开发所需的技术，“一个巨大的挑战是如何处理所有数据，我们将产生比任何其他科学项目更多的数据。因此，我们必须开发技术、算法和软件来处理所有这些数据并产生科学。”

菲利普·戴蒙德说，要解决这些问题，就需要国际合作。 “人类已经进入大科学时代，大科学从根本上说是需要国际范围内的团结合作，尤其是天文学。所以我认为对中国来说，参与国际合作很重要。”

记者了解到，中国对SKA的贡献有两方面，一是提供相应的建设资金，二是制造中低频天线。目前，相关设备已经在南非进行安装。

吴雪峰介绍，SKA将在50MHz-15.4GHz的超宽频带上进行观测，覆盖范围比现有射电望远镜要宽得多，有助于发现新奇天体和现象，也有望解决一些根本性科学问题：如回答宇宙是如何从“黑暗时代”进化为现在的样子，最早的恒星和星系是如何形成的，揭示暗物质的本质和分布，研究行星形成和系统演化，为宇宙学和生命研究等开辟新视野等。

可以说，每一个突破性发现，都将成为对自然认知的巨大飞跃和突破。其中，也必然需要中国学者参与其中。

据了解，目前我国科研人员已完成了SKA区域中心中国站点的原型系统，为SKAO的顺利推进做出重大贡献。并利用FAST等作为SKA探路者望远镜，开展了快速射电暴、脉冲星、引力波等预研项目，为未来SKAO关键科学项目积累经验。

科技部也选定了与SKA优先科学目标高度契合的10个科学方向，逐步确立了中国SKA“2＋1”科学目标，其中“2”为两个重点科学方向，“1”为八个特色科学方向。

SKA中国首席科学家、中国科学院院士武向平在早先接受媒体专访曾表示：“项目实施后，我们要确保能和外国科学家站到同等的水平线上。 ”