全球最大射電望遠鏡SKA啟用“中國耳朵”

　　“如果沒有中國，世界將變成怎樣”的超級工程又來了。人類史上建造的最龐大天文設備、由十多個國家共同參與的“平方公裡陣列射電望遠鏡（SKA）”項目，雖然選址確定在自然條件得天獨厚的澳大利亞等8國，但該望遠鏡核心設備——天線樣機的研制卻是由中國主導完成。

　　2月6日下午，由中國主導研制的SKA首台天線（SKA-P）在中國電子科技集團公司第五十四研究所（簡稱54所）啟動。據介紹，這個龐然大物包含主副兩個反射面，主反射面是一個15×20米的長六邊形，由66塊曲率各不相同、邊長約3米的三角型面板拼裝而成，面積達235平方米，超過半個籃球場大。

　　《環球時報》記者注意到，在下達“啟動”指令后，SKA-P在10米高的底座上，緩緩轉動反射體，猶如一隻機敏靈活的“大耳朵”，俯仰之間，從15°到90°，緩緩掃過天際;水平轉動，左右270°，從容巡視天空，標志著它的正式面世。

　　“它的成功研制，標志著中國在SKA核心設備研發中發揮引領和主導作用，在國際大科學工程中，為世界成功提供‘天線解決方案’。”中國電科總經理劉烈宏說。

　　據介紹，未來將有2500面這樣的反射面天線分布在澳大利亞、南非及非洲南部8個國家約3000公裡的廣袤荒野中，它們的總接收面積達1平方公裡，相當於140個足球場大小。建成后，SKA將成為地球上最大、最先進的科學設施，比目前最大的射電望遠鏡陣列——美國JVLA的靈敏度提高50倍，巡天速度提高10000倍。據專家估計，建成后的SKA，其性能在本世紀至少保持30-50年的領先地位。

　　這樣的超級工程，背后的技術難度可想而知。SKA組織總干事菲利普·戴蒙德介紹說，一片雪花掉落地面時產生的能量，就超過迄今為止射電天文領域接收到的所有能量。這足以體現來自太空的射電信號有多麼微弱，而要拾取這些信號，對設備的敏銳要求又有多高。SKA對天線技術指標和工程建設提出了極高的要求，一方面需要高靈敏度、高指向精度、高指向一致性、超寬頻帶、高電磁屏蔽性及大視場等性能指標要求，另一方面又提出低制造成本、快速建設和便於維護的要求。

　　2015年幾經評選，由54所提交的SKA天線初步設計方案，成為SKA后續研發的唯一設計方案，標志著中國開始在SKA天線研發中發揮引領作用。據54所SKA天線總設計師杜彪介紹，在重力、溫度和風載荷影響下，SKA-P主反射面的精度達到0.5毫米，副反射面精度達0.2毫米，綜合性價比超過目前所有同類天線。同時，它採用高電磁屏蔽天線座架設計，如果把天線的靈敏度比作“傾聽的能力”，那麼高電磁屏蔽則是為這隻“耳朵”傾聽宇宙聲音，屏蔽掉電子設備輻射的電磁信號，讓天線更加專注於宇宙目標。

　　此外，它採用全數字高精度伺服驅動控制系統、高精度座架和天線結構的保型設計，實現了千分之三度的高指向精度，當接收到觀測指令時，它能精確地指向待測目標。同時，分布在3000公裡范圍的幾千面天線要同步對准同一觀測目標，並持續同步跟蹤觀測，實現最大的接收效率，SKA-P在設計制造中實現了“步調一致聽指揮”的“高指向一致性”。

　　專家認為，SKA將為人類認識宇宙提供重要機遇，開啟人類探測宇宙的新紀元。它寄予著人類了解宇宙和生命奧秘的使命，將致力於揭示全球各國和人類共同關心的一些基本問題，如將探測宇宙、星系的起源和演化，尋找更多的星系，探尋孕育生命的新搖籃、搜索外星生命等。（記者 馬俊）