厲害了！“中國(guó)智造”首臺(tái)天線建成可搜索外星生命

“好一只大‘耳朵’!”

走近世界最大射電望遠(yuǎn)鏡陣的第一臺(tái)天線，不少人發(fā)出這樣的驚呼，天線主反射面一襲白裝，由66塊鋁制面板組成。加上底座，整個(gè)天線足有7層樓之高。

2月6日下午，這只大“耳朵”啟動(dòng)后，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)反射體。俯仰之間，緩緩掃過(guò)天際，從容巡視天空——這是它的第一次正式亮相。

該天線由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司54所和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)主導(dǎo)研制。科技部副部長(zhǎng)黃衛(wèi)2月6日表示，在全球多國(guó)正在聯(lián)合打造的人類有史以來(lái)最龐大的天文設(shè)備中，中國(guó)制造了首臺(tái)天線，為整個(gè)設(shè)備的建造“打響”了頭炮。

10個(gè)國(guó)家聯(lián)合打造的大工程

這個(gè)最龐大的天文設(shè)備全稱是“平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡”(SKA)。建成后，SKA總接收面積將達(dá)“一平方公里”，相當(dāng)于140個(gè)足球場(chǎng)大。

2011年，7個(gè)創(chuàng)始成員國(guó)聯(lián)合成立了SKA獨(dú)立法人機(jī)構(gòu)SKA組織。目前，該組織有10個(gè)成員國(guó)，總部設(shè)在英國(guó)，尚有多個(gè)國(guó)家正在申請(qǐng)成為成員國(guó)。中國(guó)是參與SKA的創(chuàng)始國(guó)之一。科技部國(guó)際合作司司長(zhǎng)葉冬柏表示，SKA是我國(guó)繼熱核聚變項(xiàng)目之后，參與的第二個(gè)國(guó)際大科學(xué)工程。

SKA總干事、射電天文學(xué)家菲利普·戴蒙德打過(guò)一個(gè)形象的比方：一片雪花掉落地面時(shí)產(chǎn)生的能量，超過(guò)了迄今為止射電天文領(lǐng)域接收到的所有能量——這讓我們了解到這些射電信號(hào)有多么微弱，以及為了“拾取”這些信號(hào)，我們的系統(tǒng)需要有多么敏銳。

他說(shuō)，要“聽(tīng)到”這些微弱的信號(hào)，科學(xué)家需要一個(gè)巨大的接收面積。按照規(guī)劃，SKA選址在澳大利亞、南非及非洲南部8個(gè)國(guó)家的無(wú)線電寧?kù)o區(qū)域，將在約3000平方公里的廣袤荒野中，建設(shè)2500面15米口徑反射面天線。

SKA天線工作包聯(lián)盟主席、中國(guó)電科SKA辦公室副主任、54所專家王楓說(shuō)，基線越大，望遠(yuǎn)鏡的分辨率越高，觀測(cè)就越精細(xì)，“繪制”的宇宙“圖景”也更有價(jià)值。SKA最長(zhǎng)基線距離是3000公里，橫跨兩個(gè)大陸。

“中國(guó)智造”首臺(tái)天線

2月6日，SKA首個(gè)仰望星空、機(jī)敏靈活的天線“出爐”。這是繼2015年12月“中國(guó)提交的天線設(shè)計(jì)方案，被批準(zhǔn)成為SKA后續(xù)研發(fā)的唯一方案”之后，又一里程碑事件。

在SKA所有的基礎(chǔ)建設(shè)工作任務(wù)中，天線工作是最主要、最核心的部分。中國(guó)電科總經(jīng)理劉烈宏說(shuō)，首臺(tái)天線的成功研制標(biāo)志著中國(guó)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(guó)際大科學(xué)工程中，為世界成功提供“天線解決方案”。

54所SKA反射面天線總設(shè)計(jì)師杜彪告訴記者，SKA反射面天線經(jīng)歷了從概念天線樣機(jī)、初步設(shè)計(jì)方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)方案、首臺(tái)樣機(jī)等幾個(gè)研發(fā)階段，中國(guó)的地位和作用隨之日益提升。他說(shuō)，反射面的精度直接影響天線的靈敏度，在重力、溫度和風(fēng)載荷影響下，首臺(tái)天線主反射面的精度達(dá)到0.5毫米，副反射面精度達(dá)0.2毫米，綜合性價(jià)比超過(guò)目前國(guó)際所有同類天線。

這臺(tái)天線還實(shí)現(xiàn)了高電磁屏蔽，為這只“耳朵”傾聽(tīng)宇宙聲音屏蔽掉電子設(shè)備輻射的電磁信號(hào)，讓它更加專注于宇宙目標(biāo)。

王楓告訴記者，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，這臺(tái)天線的重量只有以往同類天線重量的2/3，降低了建設(shè)成本，提高了建設(shè)效率，為未來(lái)SKA項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了良好的基礎(chǔ)。

建成后可搜索外星生命

王楓介紹，靈敏度和巡天速度是射電望遠(yuǎn)鏡兩個(gè)非常重要的指標(biāo)。靈敏度越高，天線“看”得就越遠(yuǎn)，探測(cè)宇宙的能力就越強(qiáng);巡天速度越快，天線“掃描”和“觀測(cè)”同一天區(qū)的速度就越快，天線的工作效率就越高。按照規(guī)劃，SKA的靈敏度將比目前最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列——美國(guó)EVLA提高50倍，巡天速度提高1萬(wàn)倍。

黃衛(wèi)說(shuō)，作為全球多個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)人員共同參與、協(xié)作制造、共同運(yùn)行和管理的跨國(guó)界全球大科學(xué)裝置，SKA不僅將是人類在21世紀(jì)里創(chuàng)造的又一個(gè)奇跡，更是人類共同目標(biāo)、共同命運(yùn)的體現(xiàn)，是全世界不同語(yǔ)言、不同民族、不同文化的又一次碰撞與交融，是人類命運(yùn)共同體在科學(xué)上的具體體現(xiàn)。

他說(shuō)，SKA將為人類認(rèn)識(shí)宇宙提供重要機(jī)遇，開(kāi)啟人類探測(cè)宇宙的新紀(jì)元。它被寄予人類了解宇宙和生命奧秘的希望，將致力于揭示人類共同關(guān)心的一些基本問(wèn)題。

杜彪說(shuō)，SKA將探測(cè)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?lián)u籃、搜索外星生命等。

這個(gè)大望遠(yuǎn)鏡還將致力于揭示和回答關(guān)于“基本力”問(wèn)題。比如，檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論正確與否，探尋宇宙磁場(chǎng)是從哪里來(lái)的，是怎么演化的。

菲利普·戴蒙德今天透露，下一步SKA工程將進(jìn)入建設(shè)階段，其中第一個(gè)建設(shè)階段項(xiàng)目總投入約6.75億歐元，預(yù)計(jì)在3年左右建成130多臺(tái)天線。(記者 邱晨輝)

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