浩瀚蒼穹，帶給人類永恒的好奇；仰望星空，離不開功能強大的望遠鏡。

　　近日，中國科學院大學玉泉路校區(qū)禮堂里，來自國科大的學生和社會各界人士濟濟一堂，以“遙望宇宙的巨眼“為主題的天文講座在這里舉行。

　　國際大科學工程“平方公里陣列射電望遠鏡”（SKA）的中國首席科學家、中國科學院院士武向平詳細介紹了SKA的相關發(fā)展歷程與科學目標，引起全場熱烈掌聲。

　　SKA：完全數(shù)字化的望遠鏡

　　一直以來，人們探索宇宙空間的腳步從未停止，望遠鏡則是人們遙望宇宙的“巨眼”。

　　目前，全世界的望遠鏡可連起來組成通信網(wǎng)絡，可以說地球直徑有多大，望遠鏡分辨率就有多高。面對遍地的“眼睛”，為什么科學家還要不遺余力地興建如此龐大的“巨眼”工程呢？

　　武向平介紹，因為望遠鏡分布在世界各個角落，工作時需依賴原子鐘計時?！巴h鏡觀測同一目標時既要記錄信號也要記錄時間，不同的時間在干涉研究前需事先轉換，影響效率。此外，所有的望遠鏡都是靠機械轉動跟蹤目標。過去的雷達是靠機械轉動跟蹤目標，而現(xiàn)在的雷達已經(jīng)發(fā)展到線控雷達，用數(shù)字線控指向跟蹤目標，可提高觀測效率?！?/p>

　　那么，能否把望遠鏡的傳統(tǒng)干涉技術與線控雷達技術相結合，建造一臺信息化時代的射電望遠鏡？天文學家陷入了沉思。為此，包括中國在內(nèi)的十多個國家共同組成了平方公里陣列射電望遠鏡國際組織，平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）應運而生。

　　講座上，武向平向同學們展示了SKA的場景圖示。屏幕上，數(shù)千面天線從一口口“大鍋”向外呈旋臂狀鋪展，延伸著長長的“觸角”，尤為壯觀。

　　“望遠鏡的建設過程就如同造‘鍋’。我們建造了2500個15米大小的‘鍋’，組成了一個5公里的中心致密陣列，并延伸到3000公里形成一個更大的場景極限?！蔽湎蚱浇榻B，中心部分擁有三種天線，分別為高頻波段天線、偶極天線和中頻波段天線。

　　可別小看這些天線，即使是再簡單的小天線都接有對應的智能接收機，使其信號數(shù)字化。

　　“所有的天線都是數(shù)字化的，在當?shù)亓⒓催M行多波束合成。這些波束的每一個頻道，同時傳到中央處理器，數(shù)據(jù)量巨大，這是完全數(shù)字化的望遠鏡?！蔽湎蚱秸f，“130萬個天線都數(shù)字化后，數(shù)據(jù)量是全球因特網(wǎng)流量的一百倍，可謂是真正的大數(shù)據(jù)望遠鏡?！?/p>

　　探索奧秘的神器

　　然而，建設SKA這樣龐大的一個宏觀設備僅僅是追求技術突破，以驗證天線能否工作嗎？答案是否定的。武向平告訴《中國科學報》，該“神器”擔負著探索宇宙的重大使命，且任務眾多。

　　他介紹，科學家們?yōu)镾KA定出了兩個優(yōu)先科學目標，一是看到宇宙第一縷曙光，即尋找宇宙中第一個形成的天體；二是尋找脈沖星，驗證引力理論是否正確。

　　“SKA要在宇宙中尋找非常致密的天體，檢驗引力理論，特別是檢驗廣義相對論是否正確，要探測超大質量黑洞的引力波。我們希望解決宇宙的磁場起源問題，看到宇宙第一縷曙光，即恒星從哪里來，并 探索暗物質和暗能量的本質問題。”他說。

　　武向平告訴記者：“這個望遠鏡非常靈敏，五十光年范圍內(nèi)有一架飛機飛過，飛行員通話的聲音我們都可以聽到。我們希望十年以后可以回答這么一個問題：是否在五十光年范圍內(nèi)存在地外文明。同時，我們還想尋找適合人類居住的星球，特別在射電波段是否有大分子的存在，尤其是有機分子，比如蛋白質和氨基酸等?！?/p>

　　帶著一系列任務目標，眾多國際科學技術人員投身于這項宇宙探索工程，參與和協(xié)作建造、共同運行和管理SKA。

　　據(jù)悉，SKA將分別在澳大利亞和南非/非洲八國的兩個臺址分階段進行建設。第一階段建設于2019年開始，歷時5年完成約10%的體量；第二階段將建設其余的部分，預計于2030年全部完成。此工程被認為將推動全球制造、通信、計算、能源等一系列產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

　　科學研究進入大科學時代

　　作為中國參與的第二大國際合作大科學工程，SKA是迄今為止計劃建造的最宏偉的天文觀測設備，將主導未來射電天文學50年的發(fā)展命脈，蘊涵多項重大科學發(fā)現(xiàn)，對自然科學和人類文明做出劃時代的和革命性的貢獻。

　　SKA是超越國界的全球大科學裝置，是體現(xiàn)“構建人類命運共同體”的科研實踐行動。SKA不僅能給中國在基礎科學前沿領域帶來豐厚和突破性的回報，也是中國科技長遠發(fā)展的全球布局。

　　他介紹，中國的科學團隊還計劃建設區(qū)域數(shù)據(jù)中心，并使之逐步過渡到SKA亞太科學和數(shù)據(jù)中心以及未來的國際SKA科學和數(shù)據(jù)中心?！斑@樣中國科學家不出國門，就能便捷使用數(shù)據(jù)產(chǎn)出科學成果，并吸引國際伙伴來中國進行科學研究和交流?！?/p>

　　據(jù)了解，近年來中國建成或正在建設一批大科學工程。隨著國務院正式印發(fā)《積極牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程方案》，中國駛入了牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程的“快車道”。除SKA外，力爭給人類帶來無限的清潔能源的國際熱核聚變實驗堆計劃、探尋生命奧秘的人類基因組計劃等各類項目如雨后春筍般涌現(xiàn)。

　　“我們積極參與國際大科學工程，堅持自主研究和國際合作相結合，以實現(xiàn)望遠鏡單口徑和干涉陣列的協(xié)同發(fā)展?！蔽湎蚱奖硎?，“不過，中國參加SKA的主要目的是追求宏偉科學目標和取得豐碩的科學回報，那也是我們參加SKA和最終目的?！?/p>