中國為人類最大天文設備造“耳朵”

本報赴石家莊特派記者 馬俊

人類史上建造的最龐大天文設備、由十多個國家共同參與的“平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)”項目，雖然選址確定在自然條件得天獨厚的澳大利亞等8國，但該望遠鏡核心設備——天線樣機的研制卻是由中國主導完成。

2月6日下午，由中國主導研制的SKA首臺天線(SKA-P)在中國電子科技集團公司第五十四研究所(簡稱54所)啟動。據介紹，這個龐然大物包含主副兩個反射面，主反射面是一個15×20米的長六邊形，由66塊曲率各不相同、邊長約3米的三角形面板拼裝而成，面積達235平方米，超過半個籃球場大。

《環球時報》記者注意到，在下達“啟動”指令后，SKA-P在10米高的底座上，緩緩轉動反射體，猶如一只機敏靈活的“大耳朵”，俯仰之間，從15度到90度，緩緩掃過天際；水平轉動，左右270度，從容巡視天空，標志著它的正式面世。

“它的成功研制，標志著中國在SKA核心設備研發中發揮引領和主導作用，在國際大科學工程中，為世界成功提供‘天線解決方案。”中國電科總經理劉烈宏說。據介紹，未來將有2500面這樣的反射面天線分布在澳大利亞、南非及非洲南部8個國家約3000公里的廣袤荒野中，它們的總接收面積達1平方公里，相當于140個足球場大小。建成后，SKA將成為地球上最大、最先進的科學設施，比目前最大的射電望遠鏡陣列——美國JVLA的靈敏度提高50倍，巡天速度提高10000倍。據專家估計，建成后的SKA，性能在本世紀至少保持30-50年的領先地位。

這樣的超級工程，背后的技術難度可想而知。SKA組織總干事菲利普·戴蒙德介紹說，一片雪花掉落地面時產生的能量，就超過迄今為止射電天文領域接收到的所有能量。這足以體現來自太空的射電信號有多么微弱，而要拾取這些信號，對設備的敏銳要求又有多高。

2015年幾經評選，由54所提交的SKA天線初步設計方案，成為SKA后續研發的唯一設計方案，標志著中國開始在SKA天線研發中發揮引領作用。據54所SKA天線總設計師杜彪介紹，在重力、溫度和風載荷影響下，SKA-P主反射面的精度達到0.5毫米，副反射面精度達0.2毫米，綜合性價比超過目前所有同類天線。同時，它采用高電磁屏蔽天線座架設計，如果把天線的靈敏度比作“傾聽的能力”，那么高電磁屏蔽則是為這只“耳朵”傾聽宇宙聲音，屏蔽掉電子設備輻射的電磁信號。

此外，它采用全數字高精度伺服驅動控制系統、高精度座架和天線結構的保型設計，實現了千分之三度的高指向精度，當接收到觀測指令時，它能精確地指向待測目標。同時，分布在3000公里范圍的幾千面天線要同步對準同一觀測目標，并持續同步跟蹤觀測，實現最大的接收效率，SKA-P在設計制造中實現了“步調一致聽指揮”的“高指向一致性”。

專家認為，SKA將為人類認識宇宙提供重要機遇，開啟人類探測宇宙的新紀元。它寄予著人類了解宇宙和生命奧秘的使命，將致力于揭示全球各國和人類共同關心的一些基本問題，如將探測宇宙、星系的起源和演化，尋找更多的星系，探尋孕育生命的新搖籃、搜索外星生命等。▲