為“世界巨眼”裝上“中國之眸”
文章來源：新華每日電訊 發(fā)布時間：2018-02-08
這是SKA——平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡首臺天線樣機(jī)的正面（左）、側(cè)面（中）和背面（2月6日攝，拼版照片）
人類探秘宇宙又將多一雙“巨眼”。
數(shù)千面天線從中心向外呈旋臂狀鋪展，延伸著長長的“觸角”，恰似一只“巨眼”，用世界最大的天線陣列射電望遠(yuǎn)鏡探秘宇宙：6日下午，SKA——平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡首臺天線樣機(jī)在河北石家莊正式啟動，這標(biāo)志著由中國主導(dǎo)研制的SKA反射面天線即將進(jìn)入正式建設(shè)階段。
組成陣列的望遠(yuǎn)鏡接收面積達(dá)1平方公里、足有140個足球場大，比目前最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列靈敏度提高50倍。SKA總干事菲利普·戴蒙德評價說，作為多國合作的國際大科學(xué)工程，SKA將為人類認(rèn)識宇宙提供歷史新機(jī)遇。
探秘宇宙的“世界巨眼”
一聲啟動，10米高的底座上，反射體緩緩轉(zhuǎn)動，猶如一只靈動的“眼眸”，俯仰之間，緩緩掃過天際；水平轉(zhuǎn)動，從容巡視天空……SKA首臺天線樣機(jī)甫一亮相，便吸引了在場多國科學(xué)家、天文學(xué)家的目光。
“它的成功研制，標(biāo)志著中國在SKA核心設(shè)備研發(fā)中發(fā)揮引領(lǐng)和主導(dǎo)作用，在國際大科學(xué)工程中，為世界成功提供‘天線解決方案’。”中國電子科技集團(tuán)總經(jīng)理劉烈宏說。
“這是國際大科學(xué)工程的里程碑事件。”菲利普·戴蒙德介紹，SKA始于上世紀(jì)九十年代初，是目前在建的全球最大綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，是多國合作、共同出資的國際大科學(xué)工程。約20個國家、上百個大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家和工程師參與項目研發(fā)。
專家介紹，之所以命名為SKA，是因為組成陣列的射電望遠(yuǎn)鏡總接收面積達(dá)1平方公里,相當(dāng)于140個足球場大。
“這是中國第一次正式牽頭SKA工作包聯(lián)盟工作，全面主持主導(dǎo)工程核心技術(shù)研發(fā)。從參與到主導(dǎo)，體現(xiàn)了中國在射電天文領(lǐng)域的技術(shù)邁進(jìn)和突破，也為中國今后牽頭和主導(dǎo)國際大科學(xué)工程積累了豐富經(jīng)驗。”中科院國家天文臺副臺長郝晉新說。
這是一只“巨大的眼眸”。這一項目選址在澳大利亞、南非及非洲南部8個國家的無線電寧靜區(qū)域，將在約3000公里的廣袤荒野中，建設(shè)2500面15米口徑反射面天線。
這是一只“靈敏的眼眸”。這一項目將成為世界上最大的綜合孔徑射電天文望遠(yuǎn)鏡，比目前最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列的靈敏度提高50倍，巡天速度提高10000倍。
這是一只“全面的眼眸”。這一項目能夠更全面地觀測星空，尋找更多的星系，探尋孕育生命的新?lián)u籃、搜索外星生命等。
此次出廠的天線更有不少新特點。SKA反射面天線總設(shè)計師杜彪介紹，天線的設(shè)計壽命約50年，重量約40噸，是常規(guī)天線重量的三分之二，還具有低功耗、低成本、易安裝、易運輸和批量生產(chǎn)等優(yōu)點。
從參與到主導(dǎo)：十年煉就“中國之眸”
全球射電天文學(xué)方興未艾，接連涌現(xiàn)類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射四大天文發(fā)現(xiàn)。近年來我國陸續(xù)建成多座射電望遠(yuǎn)鏡，口徑從25米到65米再到500米，從追趕到并跑，天文學(xué)研究開始逐步躋身一流。
2011年，包括中國在內(nèi)的多國作為創(chuàng)始成員國成立了SKA獨立法人機(jī)構(gòu)SKA組織。自2013年起，中方與來自南非、德國、意大利、澳大利亞、加拿大、瑞典、英國等國家的優(yōu)勢科研機(jī)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，組成工作包聯(lián)盟，共同參與SKA工程設(shè)計研發(fā)工作。
想要在這一多國參與的大科學(xué)工程中脫穎而出，并非易事。記者在采訪中了解到，中方團(tuán)隊雖然有較為深厚的天線研制基礎(chǔ)，但加入項目晚，起步并非一帆風(fēng)順。
“一開始被看不起，只讓咱們做最基礎(chǔ)的天線座架。”SKA項目天線設(shè)備承包方負(fù)責(zé)人之一、中國電科54所所長張桂華告訴記者，回顧中國參與SKA的研制經(jīng)歷，中國從一開始的“項目創(chuàng)始國之一”，到后來憑借成本、性能、技術(shù)成熟度和工程可實施性等顯著優(yōu)勢被推薦為SKA后續(xù)研發(fā)的唯一設(shè)計方案，經(jīng)歷十年的艱難之路。
“SKA選用的核心設(shè)備天線，每一步都是靠反復(fù)的試驗與仿真，無數(shù)次的探討與研究，最終成就了這只包含眾多科學(xué)家期望與技術(shù)人員心血的巨眼之眸。”張桂華說。
“反射面單元精度誤差僅有兩個頭發(fā)絲的厚度，精度可控，完全自主生產(chǎn)。”杜彪介紹，通過5年技術(shù)攻關(guān)，中國的產(chǎn)品最終在技術(shù)上滿足SKA所有指標(biāo)要求。
堅持自主研發(fā)與國際合作并重：推動中國前沿探索迎來新時代
近年來，我國先后建成了東莞散裂中子源、“天眼”FAST望遠(yuǎn)鏡、合肥穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場裝置、上海超強(qiáng)超短激光實驗裝置、大亞灣中微子等一大批大科學(xué)裝置。此次SKA首臺天線樣機(jī)啟動，也意味著中國將會越來越多地參與國際大科學(xué)計劃，并發(fā)揮重要作用。
多位專家認(rèn)為，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重塑世界經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和競爭格局，創(chuàng)新要素開放性、流動性顯著增強(qiáng)，用科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展成為國際共識。
來自科技部的信息顯示，“十二五”以來，我國科技創(chuàng)新能力實現(xiàn)歷史性躍升,國際科技合作實力和影響力不斷攀升，全方位、多層次、多渠道的國際科技合作體系初步形成，國際科技合作能力顯著提高。
“大項目全都由自己發(fā)起是不可能的。”中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳院士認(rèn)為，健康的科研體系應(yīng)該是我們參與別人的項目，同時發(fā)起自己的項目。自己發(fā)起的項目應(yīng)該有國際競爭力，有獨特的方案或技術(shù)，有技術(shù)先進(jìn)性、創(chuàng)新性與可行性，有獲得重大成果的可能，有實質(zhì)性的國外貢獻(xiàn)。
在SKA之前，中國參與的國際熱核聚變實驗堆計劃取得了多項國際和國內(nèi)第一的研究成果，使中國在核聚變領(lǐng)域處于與國際同等甚至某些方面領(lǐng)先的地位。
“堅持自主研發(fā)與國際合作并重，是中國特色自主創(chuàng)新的自覺之路。”科技部國際合作司司長葉冬柏表示，大科學(xué)裝置的興起和大科學(xué)計劃的推進(jìn)，正不斷推動中國前沿科技探索迎來新時代。
今天天文領(lǐng)域講究立體化作戰(zhàn)，僅有500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡還遠(yuǎn)不夠。從某一點看宇宙，視野有限，望遠(yuǎn)鏡要形成陣列才能發(fā)揮更強(qiáng)威力。“人類對天文學(xué)的研究和對宇宙的探索并非‘一錘子買賣’，有些科研成果很難‘立竿見影’，必須放大到人類歷史長河的過程中去看。”郝晉新說。
天文學(xué)的發(fā)展，是全人類認(rèn)識宇宙的智慧結(jié)晶。目前，SKA各成員國正在協(xié)商出臺SKA天文臺公約。項目建成后，成員國可以共享SKA獲得的原始數(shù)據(jù)。
“SKA能看得更遠(yuǎn)、更清楚，為人們帶來意想不到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，推動我國天文、物理及信息技術(shù)等相關(guān)基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的研究水平，不斷增強(qiáng)創(chuàng)新力，讓中國擁有向宇宙更深處探索、實現(xiàn)前沿科學(xué)突破的自信。”杜彪說。
【責(zé)任編輯：駱秧秧】
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