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厉害了 | 史上最大天文千里镜首台天线“问世” 中国主导研制!

2018-02-08 21:01 来源:ag游戏平台官网编辑整理

“这是人类有史以来建造的最庞大的天文设备,将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。”2月6日,科技部副部长黄卫在“平方公里阵列射电千里镜(SKA)”首台天线出厂仪式上向中国网记者介绍,由中国电子科技集团公司第五十四所主导研发的SKA首台正样样机为人类共同探索宇宙贡献了“中国智慧”。

厉害了 | 史上最大天文千里镜首台天线“问世” 中国主导研制!

2018年2月6日下战书,由中国主导研制的国际大科学工程SKA(平方公里阵列射电千里镜,简称SKA)首台天线在石家庄启动,世界瞩目。

人类自古至今,都对星空充满着无限遐想,但古人观天只能凭借着自己的肉眼,而今人已经可以凭借各种进步前辈的仪器看得更高更远。

“巨眼”观测,探索宇宙更清晰

平方公里阵列射电千里镜(Square Kilometre Array,简称SKA)是当前世界上准备建造的最大和最快的天文千里镜,也被媒体们称为“超级巨眼”。

它由分布在3000公里内的2500面直径15米碟形天线和250组低频和中频孔径“阵列”组成,接收总面积约“1平方公里”,因此得名“平方公里阵列”。

而射电又被称作“无线电”,与光波相比,射电波的波长较长、频率较低,可以穿透星尘,所以利用射电波千里镜,人类可以探查到那些躲在层层星云后面、用光学千里镜(例如:哈勃千里镜)看不到的星体。

“来自太空的电磁旌旗灯号极其微弱”,SKA组织总干事菲利浦·戴蒙德(Phillip Diamond)向记者解释:“一片雪花掉落地面时产生的能量,就超过了迄今为止射电天文领域接收到的所有能量。”为了从宇宙中发现这些微弱的旌旗灯号,他与世界上600多位科学家和工程师一起设定了这个拥有巨大接收面积的千里镜,以及SKA所要完成的科学目标。

中国作为SKA项目的创始国和正式成员国,目前参加了SKA对外发布的11个工作包中的6个国际工作包联盟的研发工作。

SKA天线工作包联盟主席、中国电科SKA办公室副主任、54所专家王枫说:“SKA比目前最大的射电千里镜阵列——美国JVLA的灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍。”

灵敏度和巡天速度是射电千里镜特别很是重要的两个指标。灵敏度越高,天线“看”得就越远,探测宇宙的能力就越强;巡天速度越快,天线“扫描”和“观测”同一天区的速度就越快,天线的工作效率就越高。

值得注意的是,SKA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,横跨两个大陆,它最长基线距离是3000公里。基线越大,千里镜的分辨率越高,也就是说,观测就越精细。

SKA“绘制”的宇宙“图景”也更有价值,更让人期待。

国际合作,加速人类认识宇宙

SKA从设想提出,到如今已有26年。它是多国合作、共同出资的国际大科学工程。全球约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了项目的研发。

据SKA中国官网显示,1991年,SKA初步设想形成;1993年,国际工作组设立建设;2000年,第一个备忘录签署;2006年,列出候选台址;2008年入手下手概念设计阶段;2011年,SKA组织成为法人实体;2012年选址;2013年发布并收受接管征求建议书。

SKA将于2018年至2023年建设,2020年入手下手进行早期科学研究。

科学的道路上没有坦途,作为一项长时间复杂的大科学工程,SKA的建设和运行,不仅需要巨大的资金投入和技术支撑,更需要“开放合作、协同创新”的态度,为解决全球性问题发挥积极作用。

“SKA必须联合全球科研与工业力量,才可能实现。”菲利浦·戴蒙德(Phillip Diamond)认为,当SKA全部建成时,其每天产生的数据量预计是全球互联网流量的10倍———它的数据处置惩罚、传输、存储,将极其复杂。

SKA项目涉及天文学、无线电、信息科学、力学、机械、较量争论数学与系统科学、土木工程等众多领域。它建造的目的就是为了解答目前困扰人类的众多问题。

例如,星系是如何进化的?在空间中产生的巨大磁场是什么?爱因斯坦关于引力的理论正确吗?以及,地外生命与地外文明、暗物质和暗能量等。

其中,关于宇宙起源、引力本质、暗物质的探索等,都是目前科学界最前沿的问题。

多位外国学者认为,SKA一旦建设成功,将加速人类认识宇宙,其性能在本世纪至少保持30年至50年的领先地位,它将促使产生一批可获得“诺贝尔奖”的新理论、新成果。

中国主导,为世界提供解决方案

当前,世界正经历着快速的科技革命和产业变革,中国也进入了科技发展的新时代。

SKA是中国继国际热核聚变实验堆(ITER)计划后作为正式成员参加的第二个国际大科学工程。

2012年,科技部经国务院授权代表中国政府,全面参与和支撑SKA政府间正式谈判。

目前,在SKA对外发布的11个工作包中,中国参与了反射面天线、旌旗灯号与数据传输、科学数据处置惩罚等6个国际工作包联盟的研发工作。

国际协作研发过程当中,合作与竞争并存。

在国际大科学工程中,中国从跟跑进入领跑,已入手下手为世界提供“解决方案”、贡献“中国智慧”。

中国电子科技集团公司第五十四所是国内最早介入SKA研发的团队。它的天线方案在多国激烈竞争的情况下,曾作为最佳方案,目下当今同样成为该工程后续天线工作包的唯一研发方案。

“回顾中国电科参与SKA项目的历程,从最初成功竞标,到目下当今主导设计建造,每一步都凝结了科技人员的心血和付出。首台天线出厂,标志着SKA将进入实质性建设阶段。”中国电子科技集团公司刘烈宏总经理对中国网记者说。

2017年,中国电科54所和国家天文台联合成立的射电天文技术联合实验室(JLRAT)王枫成功当选SKA国际天线工作包联盟新任主席,联合南非、德国、意大利等国家的20家科研单位,共同开展SKA反射面天线国际联合研发,并承担了SKA首台天线正样样机(SKA-P)的研发工作。

2月6日,由中国主导研发的平方公里阵列射电千里镜(SKA)首台正样样机(SKA-P)在中国电子科技集团第五十四所工程现场举行了出厂仪式。来自科技部、外交部、中科院、自然科学基金委、SKA组织、多国驻华使节等百余位代表参加了仪式。

SKA-P的成功研制不仅是SKA工程研发的一个重大成果,它还展现了中国智慧,彰显了中国持续参与国际大科学工程的决心意志。

图片:谢露莹

栏目:新闻中心

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本期校对:李兆彧

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