中国为人类最大天文设备造“耳朵”

本报赴石家庄特派记者 马俊

人类史上建造的最庞大天文设备、由十多个国家共同参与的“平方公里阵列射电望远镜(SKA)”项目，虽然选址确定在自然条件得天独厚的澳大利亚等8国，但该望远镜核心设备——天线样机的研制却是由中国主导完成。

2月6日下午，由中国主导研制的SKA首台天线(SKA-P)在中国电子科技集团公司第五十四研究所(简称54所)启动。据介绍，这个庞然大物包含主副两个反射面，主反射面是一个15×20米的长六边形，由66块曲率各不相同、边长约3米的三角形面板拼装而成，面积达235平方米，超过半个篮球场大。

《环球时报》记者注意到，在下达“启动”指令后，SKA-P在10米高的底座上，缓缓转动反射体，犹如一只机敏灵活的“大耳朵”，俯仰之间，从15度到90度，缓缓扫过天际；水平转动，左右270度，从容巡视天空，标志着它的正式面世。

“它的成功研制，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。”中国电科总经理刘烈宏说。据介绍，未来将有2500面这样的反射面天线分布在澳大利亚、南非及非洲南部8个国家约3000公里的广袤荒野中，它们的总接收面积达1平方公里，相当于140个足球场大小。建成后，SKA将成为地球上最大、最先进的科学设施，比目前最大的射电望远镜阵列——美国JVLA的灵敏度提高50倍，巡天速度提高10000倍。据专家估计，建成后的SKA，性能在本世纪至少保持30-50年的领先地位。

这样的超级工程，背后的技术难度可想而知。SKA组织总干事菲利普·戴蒙德介绍说，一片雪花掉落地面时产生的能量，就超过迄今为止射电天文领域接收到的所有能量。这足以体现来自太空的射电信号有多么微弱，而要拾取这些信号，对设备的敏锐要求又有多高。

2015年几经评选，由54所提交的SKA天线初步设计方案，成为SKA后续研发的唯一设计方案，标志着中国开始在SKA天线研发中发挥引领作用。据54所SKA天线总设计师杜彪介绍，在重力、温度和风载荷影响下，SKA-P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所有同类天线。同时，它采用高电磁屏蔽天线座架设计，如果把天线的灵敏度比作“倾听的能力”，那么高电磁屏蔽则是为这只“耳朵”倾听宇宙声音，屏蔽掉电子设备辐射的电磁信号。

此外，它采用全数字高精度伺服驱动控制系统、高精度座架和天线结构的保型设计，实现了千分之三度的高指向精度，当接收到观测指令时，它能精确地指向待测目标。同时，分布在3000公里范围的几千面天线要同步对准同一观测目标，并持续同步跟踪观测，实现最大的接收效率，SKA-P在设计制造中实现了“步调一致听指挥”的“高指向一致性”。

专家认为，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，如将探测宇宙、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。▲