反射面单元精度误差仅有两个头发丝的厚度,精度可控,完全自主生产 “世界巨眼”装上了“中国之眸”

这是SKA——平方公里阵列射电望远镜首台天线样机的正面(左)、侧面(中)和背面(2月6日摄,拼版照片)。□新华社发人类探秘宇宙又将多一双“巨眼”。数千面天线从中心向外呈旋臂状铺展,延伸着长长的“触角”,恰似一只“巨眼”,用世界最大的天线阵列射电望远镜探秘宇宙:6日下午,SKA——平方公里阵列射电望远镜首台天线样机在河北石家庄正式启动,这标志着由中国主导研制的SKA反射面天线即将进入正式建设阶段。组成阵列的望远镜接收面积达1平方公里、足有140个足球场大,比目前最大的射电望远镜阵列灵敏度提高50倍。SKA总干事菲利普·戴蒙德评价说,作为多国合作的国际大科学工程,SKA将为人类认识宇宙提供历史新机遇。

中国在射电天文领域的

技术迈进和突破

一声启动,10米高的底座上,反射体缓缓转动,犹如一只灵动的“眼眸”,俯仰之间,缓缓扫过天际；水平转动,从容巡视天空……SKA首台天线样机甫一亮相,便吸引了在场多国科学家、天文学家的目光。

“它的成功研制,标志着中国在SKA核心设备研发中发挥引领和主导作用,为世界成功提供‘天线解决方案\’。”中国电子科技集团总经理刘烈宏说。

“这是国际大科学工程的里程碑事件。”菲利普·戴蒙德介绍,SKA始于上世纪九十年代初,是目前在建的全球最大综合孔径射电望远镜,是多国合作、共同出资的国际大科学工程。约20个国家、上百个大学和科研机构的天文学家和工程师参与项目研发。

专家介绍,之所以命名为SKA,是因为组成阵列的射电望远镜总接收面积达1平方公里,相当于140个足球场大。

“这是中国第一次正式牵头SKA工作包联盟工作,全面主持主导工程核心技术研发。从参与到主导,体现了中国在射电天文领域的技术迈进和突破,也为中国今后牵头和主导国际大科学工程积累了丰富经验。”中科院国家天文台副台长郝晋新说。

这是一只“巨大的眼眸”。这一项目选址在澳大利亚、南非及非洲南部8个国家的无线电宁静区域,将在约3000公里的广袤荒野中,建设2500面15米口径反射面天线。

这是一只“灵敏的眼眸”。这一项目将成为世界上最大的综合孔径射电天文望远镜,比目前最大的射电望远镜阵列的灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍。这是一只“全面的眼眸”。这一项目能够更全面地观测星空,寻找更多的星系,探寻孕育生命的新摇篮、搜索外星生命等。

此次出厂的天线更有不少新特点。SKA反射面天线总设计师杜彪介绍,天线的设计寿命约50年,重量约40吨,是常规天线重量的三分之二,还具有低功耗、低成本、易安装、易运输和批量生产等优点。

从参与到主导:

十年炼就“中国之眸”

全球射电天文学方兴未艾,接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和微波背景辐射四大天文发现。近年来我国陆续建成多座射电望远镜,口径从25米到65米再到500米,从追赶到并跑,天文学研究开始逐步跻身一流。

2011年,包括中国在内的多国作为创始成员国成立了SKA独立法人机构SKA组织。自2013年起,中方与来自南非、德国、意大利、澳大利亚、加拿大、瑞典、英国等国家的优势科研机构强强联合,组成工作包联盟,共同参与SKA工程设计研发工作。

“一开始被看不起,只让咱们做最基础的天线座架。”SKA项目天线设备承包方负责人之一、中国电科54所所长张桂华告诉记者,回顾中国参与SKA的研制经历,中国从一开始的“项目创始国之一”,到后来凭借成本、性能、技术成熟度和工程可实施性等显著优势被推荐为SKA后续研发的唯一设计方案,经历十年的艰难之路。

“SKA选用的核心设备天线,每一步都是靠反复的试验与仿真,无数次的探讨与研究,最终成就了这只包含众多科学家期望与技术人员心血的巨眼之眸。”张桂华说。

“反射面单元精度误差仅有两个头发丝的厚度,精度可控,完全自主生产。”杜彪介绍,通过5年技术攻关,中国的产品最终在技术上满足SKA所有指标要求。

推动中国前沿探索

迎来新时代

近年来,我国先后建成了东莞散裂中子源、“天眼”FAST望远镜等一大批大科学装置。此次SKA首台天线样机启动,意味着中国将会越来越多地参与国际大科学计划,并发挥重要作用。多位专家认为,新一轮科技革命和产业变革正在重塑世界经济结构和竞争格局,创新要素开放性、流动性显著增强,用科技促进经济社会发展成为国际共识。

“大项目全都由自己发起是不可能的。”中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士认为,健康的科研体系应该是我们参与别人的项目,同时发起自己的项目。自己发起的项目应该有国际竞争力,有独特的方案或技术,有技术先进性、创新性与可行性,有获得重大成果的可能,有实质性的国外贡献。

天文学的发展,是全人类认识宇宙的智慧结晶。目前,SKA各成员国正在协商出台SKA天文台公约。项目建成后,成员国可以共享SKA获得的原始数据。

“SKA能看得更远、更清楚,为人们带来意想不到的科学发现,推动我国天文、物理及信息技术等相关基础科研领域的研究水平,不断增强创新力,让中国拥有向宇宙更深处探索、实现前沿科学突破的自信。”杜彪说。

(据新华社石家庄2月6日电)

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