為“世界巨眼”裝上“中國(guó)之眸”
文章來(lái)源：新華每日電訊 發(fā)布時(shí)間：2018-02-08
這是SKA——平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡首臺(tái)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(zhǎng)長(zhǎng)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(tái)天線樣機(jī)在河北石家莊正式啟動(dòng)，這標(biāo)志著由中國(guó)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(gè)足球場(chǎng)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(píng)價(jià)說(shuō)，作為多國(guó)合作的國(guó)際大科學(xué)工程，SKA將為人類認(rèn)識(shí)宇宙提供歷史新機(jī)遇。
探秘宇宙的“世界巨眼”
一聲啟動(dòng)，10米高的底座上，反射體緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，猶如一只靈動(dòng)的“眼眸”，俯仰之間，緩緩掃過(guò)天際；水平轉(zhuǎn)動(dòng)，從容巡視天空……SKA首臺(tái)天線樣機(jī)甫一亮相，便吸引了在場(chǎng)多國(guó)科學(xué)家、天文學(xué)家的目光。
“它的成功研制，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’。”中國(guó)電子科技集團(tuán)總經(jīng)理劉烈宏說(shuō)。
“這是國(guó)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(guó)合作、共同出資的國(guó)際大科學(xué)工程。約20個(gè)國(guó)家、上百個(gè)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家和工程師參與項(xiàng)目研發(fā)。
專家介紹，之所以命名為SKA，是因?yàn)榻M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(gè)足球場(chǎng)大。
“這是中國(guó)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(guó)在射電天文領(lǐng)域的技術(shù)邁進(jìn)和突破，也為中國(guó)今后牽頭和主導(dǎo)國(guó)際大科學(xué)工程積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。”中科院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)郝晉新說(shuō)。
這是一只“巨大的眼眸”。這一項(xiàng)目選址在澳大利亞、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(xiàng)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(xiàng)目能夠更全面地觀測(cè)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(diǎn)。SKA反射面天線總設(shè)計(jì)師杜彪介紹，天線的設(shè)計(jì)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(yùn)輸和批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
從參與到主導(dǎo)：十年煉就“中國(guó)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(lái)我國(guó)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(kāi)始逐步躋身一流。
2011年，包括中國(guó)在內(nèi)的多國(guó)作為創(chuàng)始成員國(guó)成立了SKA獨(dú)立法人機(jī)構(gòu)SKA組織。自2013年起，中方與來(lái)自南非、德國(guó)、意大利、澳大利亞、加拿大、瑞典、英國(guó)等國(guó)家的優(yōu)勢(shì)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(jì)研發(fā)工作。
想要在這一多國(guó)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(duì)雖然有較為深厚的天線研制基礎(chǔ)，但加入項(xiàng)目晚，起步并非一帆風(fēng)順。
“一開(kāi)始被看不起，只讓咱們做最基礎(chǔ)的天線座架。”SKA項(xiàng)目天線設(shè)備承包方負(fù)責(zé)人之一、中國(guó)電科54所所長(zhǎng)張桂華告訴記者，回顧中國(guó)參與SKA的研制經(jīng)歷，中國(guó)從一開(kāi)始的“項(xiàng)目創(chuàng)始國(guó)之一”，到后來(lái)憑借成本、性能、技術(shù)成熟度和工程可實(shí)施性等顯著優(yōu)勢(shì)被推薦為SKA后續(xù)研發(fā)的唯一設(shè)計(jì)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(yàn)與仿真，無(wú)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(shuō)。
“反射面單元精度誤差僅有兩個(gè)頭發(fā)絲的厚度，精度可控，完全自主生產(chǎn)。”杜彪介紹，通過(guò)5年技術(shù)攻關(guān)，中國(guó)的產(chǎn)品最終在技術(shù)上滿足SKA所有指標(biāo)要求。
堅(jiān)持自主研發(fā)與國(guó)際合作并重：推動(dòng)中國(guó)前沿探索迎來(lái)新時(shí)代
近年來(lái)，我國(guó)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(chǎng)裝置、上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置、大亞灣中微子等一大批大科學(xué)裝置。此次SKA首臺(tái)天線樣機(jī)啟動(dòng)，也意味著中國(guó)將會(huì)越來(lái)越多地參與國(guó)際大科學(xué)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)格局，創(chuàng)新要素開(kāi)放性、流動(dòng)性顯著增強(qiáng)，用科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成為國(guó)際共識(shí)。
來(lái)自科技部的信息顯示，“十二五”以來(lái)，我國(guó)科技創(chuàng)新能力實(shí)現(xiàn)歷史性躍升,國(guó)際科技合作實(shí)力和影響力不斷攀升，全方位、多層次、多渠道的國(guó)際科技合作體系初步形成，國(guó)際科技合作能力顯著提高。
“大項(xiàng)目全都由自己發(fā)起是不可能的。”中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)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(xiàng)目，同時(shí)發(fā)起自己的項(xiàng)目。自己發(fā)起的項(xiàng)目應(yīng)該有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，有獨(dú)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(shí)質(zhì)性的國(guó)外貢獻(xiàn)。
在SKA之前，中國(guó)參與的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃取得了多項(xiàng)國(guó)際和國(guó)內(nèi)第一的研究成果，使中國(guó)在核聚變領(lǐng)域處于與國(guó)際同等甚至某些方面領(lǐng)先的地位。
“堅(jiān)持自主研發(fā)與國(guó)際合作并重，是中國(guó)特色自主創(chuàng)新的自覺(jué)之路。”科技部國(guó)際合作司司長(zhǎng)葉冬柏表示，大科學(xué)裝置的興起和大科學(xué)計(jì)劃的推進(jìn)，正不斷推動(dòng)中國(guó)前沿科技探索迎來(lái)新時(shí)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(diǎn)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(duì)天文學(xué)的研究和對(duì)宇宙的探索并非‘一錘子買賣’，有些科研成果很難‘立竿見(jiàn)影’，必須放大到人類歷史長(zhǎng)河的過(guò)程中去看。”郝晉新說(shuō)。
天文學(xué)的發(fā)展，是全人類認(rèn)識(shí)宇宙的智慧結(jié)晶。目前，SKA各成員國(guó)正在協(xié)商出臺(tái)SKA天文臺(tái)公約。項(xiàng)目建成后，成員國(guó)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(lái)意想不到的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)我國(guó)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(guó)擁有向宇宙更深處探索、實(shí)現(xiàn)前沿科學(xué)突破的自信。”杜彪說(shuō)。
【責(zé)任編輯：駱秧秧】
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