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重磅!人类有史以来最大天文设备迎最新进展,中国主导!

2018-02-07 10:38:56  来源:浙江经济网  有评论

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作为人类有史以来建造的最庞大天文设备,国际大科学工程“平方公里阵列射电望远镜”(SKA)终于迎来又一里程碑式进展。

今天下午,该望远镜首台天线在位于河北石家庄的中国电科第五十四所工程现场正式“出炉”,标志着这个大科学工程即将进入实质性建设阶段。

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SKA是由全球10多个国家100多个科研机构的天文学家和工程师参与计划建造,其台址位于澳大利亚、南非及南部非洲8个国家的无线电宁静区域,接收面积约1平方公里,建成后将比目前最大的射电望远镜阵列提高约50倍。

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中国是SKA的创始国和正式成员国之一。

科技部国际合作司司长叶冬柏说,SKA由十多个国家的科学与技术人员共同参与和协作建造、共同运行和管理,将是超越国界的全球大科学装置。这也是我国继参与热核聚变项目之后,参与的第二个国际大科学工程,中方将用中国方案、中国技术、中国智慧为解决人类共同关注的问题而做出我们的贡献。

中国为人类最大天文设备造“耳朵”

“好一只大‘耳朵’!”

走近世界最大射电望远镜阵的第一台天线,不少人发出这样的惊呼,天线主反射面一袭白装,由66块铝制面板组成,加上底座,整个天线足有7层楼之高。

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今天下午,这只大“耳朵”启动后,开始转动反射体,俯仰之间,从15°到90°,缓缓扫过天际,水平转动,左右270°,从容巡视天空——这,是它的第一次正式亮相。

该天线由中国电科54所和中科院国家天文台主导研制。科技部副部长黄卫今天表示,全球多国正在联合打造人类有史以来最庞大天文设备,中国不仅是其重要的成员国和首倡国之一,还贡献出了第一台天线,为整个设备的建造“打响”头炮。

究竟多大的科学工程需要10个国家联合打造

这台天文设备的全称是平方公里阵列射电望远镜,英文简称是SKA。之所以如此命名,是因为组成阵列的射电望远镜总接收面积达“一平方公里”,相当于140个足球场大。

SKA天线工作包联盟主席、中国电科SKA办公室副主任、54所专家王枫告诉记者,SKA的建设将为现有工程技术和研发水平带来质的飞跃,甚至颠覆人类对宇宙和基本物理定律的理解。

SKA总干事、射电天文学家菲利普戴蒙德打过一个形象的比方:一片雪花掉落地面时产生的能量,超过了迄今为止射电天文领域接收到的所有能量——这让我们了解到这些射电信号有多么微弱,以及为了“拾取”这些信号,我们的系统需要有多么的敏锐。

他说,要“听到”这些微弱的信号,科学家需要一个巨大的接收面积。按照规划,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,在约3000公里的广袤荒野中,将建设2500面15米口径反射面天线。

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王枫说,基线越大,望远镜的分辨率越高,观测就越精细,“绘制”的宇宙“图景”也更有价值。SKA最长基线距离是3000公里,横跨两个大陆,更让人期待。

按照规划,SKA将比目前最大的射电望远镜阵列——美国EVLA的灵敏度提高50倍,巡天速度提高10000倍。菲利普戴蒙德表示,建成后的SKA,其性能将在本世纪至少保持30-50年的领先地位。

当然,如此庞大的项目,非一国之力可以完成。正如黄卫所说,作为一项长期复杂的大科学工程,SKA的建设和运行需要巨大的资金投入和技术支撑,任何国家都难以独立完成这一巨大的任务。

中国是参与SKA的创始国之一。2011年,7个创始成员国联合成立了SKA独立法人机构SKA组织。目前该组织有10个成员国,总部设在英国,尚有多个国家正在申请成为成员国。

一旦建成可搜索外星生命、探寻生命新摇篮

王枫说,灵敏度和巡天速度,是射电望远镜非常重要的两个指标。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。

可以想象,SKA几千面天线,从中心向外呈旋臂状延伸,从空中望去,如同静静伏在地球表面的一只巨大“海星”,延伸着长长的“触角”,倾听来自宇宙最深处的声音。

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这些声音,一旦被数量庞大的反射面天线和其他天线放大,即可进行处理,并转化为信息,然后进一步转化为——科学。

黄卫说,作为全球多个国家的科学和技术人员共同参与、协作制造、共同运行和管理的跨国界全球大科学装置,这不仅仅是人类在21世纪里创造的又一个奇迹,更是人类共同目标、共同命运的体现,是全世界不同语言、不同民族、不同文化的又一次碰撞与交融,是人类命运共同体在科学上的具体体现。

他说,SKA将为人类认识宇宙提供重要机遇,开启人类探测宇宙的新纪元。它寄予着人类了解宇宙和生命奥秘的使命,将致力于揭示全球各国和人类共同关心的一些基本问题。

中国电科54所SKA反射面天线总设计师杜彪说,SKA将探测宇宙、星系的起源和演化,寻找更多的星系,探寻孕育生命的新摇篮、搜索外星生命等。

此外,这个大望远镜还将致力于揭示和回答关于“基本力”问题。比如,检验爱因斯坦的广义相对论正确与否;探寻宇宙磁场从哪里来,怎么演化的。

又一里程碑事件:首个大“耳朵”面世

如今,这个国际大科学工程进入了“关键设计评审阶段”,菲利普 戴蒙德说,该阶段将于今年年底结束,确定望远镜的最终设计。

令人欣喜的是,SKA首个仰望星空、机敏灵活的天线今天出炉。这是继2015年12月“中国提交的天线设计方案,被批准成为SKA后续研发的唯一方案”之后,又一里程碑事件。

事实上,在SKA所有的基础建设工作任务中,天线工作是其中最主要、最核心的部分。

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中国电科总经理刘烈宏说,首台天线的成功研制,标志着中国在SKA核心设备研发中发挥引领和主导作用,在国际大科学工程中,为世界成功提供“天线解决方案”。

2013年,SKA反射面天线工作包联盟成立,承接SKA天线工作包相关研制工作,成员包括9个国家的20家研究机构和大学。杜彪告诉记者,SKA反射面天线经历了从概念天线样机、初步设计方案、详细设计方案、首台样机等几个研发阶段,中国的地位和作用随之日益提升。

他说,反射面的精度直接影响天线的灵敏度,在重力、温度和风载荷影响下,首台天线主反射面的精度达到0.5毫米,副反射面精度达0.2毫米,综合性价比超过目前国际所有同类天线。

而且,这台天线采实现了高电磁屏蔽指标。杜彪说,如果把天线的灵敏度比作“倾听的能力”,那么,高电磁屏蔽就是为这只“耳朵”倾听宇宙声音——屏蔽掉电子设备辐射的电磁信号,让天线更加专注于宇宙目标。

菲利普戴蒙德今天透露,下一步SKA工程将进入建设阶段,其中第一个建设阶段项目总投入约6.75亿欧元,预计在三年左右建成130多台天线。

未来更加可期。

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来源:中青在线

责任编辑:金承


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标签: 人类 天文 中国
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