融入全球創新網路 持續貢獻中國力量

12月5日—6日，在遙遠的南半球，平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）中頻和低頻陣列的核心建設任務分別在南非和澳大利亞啟動。

國際大科學工程SKA是由全球多國合資建造和運作的世界最大規模綜合孔徑射電望遠鏡，總部設在英國，望遠鏡臺址位於南非和澳大利亞。其最終建設規劃的接收面積達一平方公里，將為人類認知宇宙提供重大機遇。

中國是平方公里陣列天文臺（SKAO）創始成員國，科技部部長王志剛受邀在SKA建設啟動儀式上視頻致辭。“SKA建設啟動儀式是SKAO發展歷程中具有里程碑意義的重要事件，是SKAO各方長期參與和共同努力的標誌性成果。SKA天文臺的16個成員國來自南北兩個半球和亞、歐、非三個大洲，世界多國廣泛參與，凸顯了SKA項目的全球性，樹立了多邊國際科技合作的典範。”王志剛説。

積極參與SKA籌建工作

SKA是由大量小型射電天線構成綿延至上千公里的綜合孔徑陣列，集大視場、高靈敏度、高解析度、寬頻率範圍等卓越性能于一身，其科學研究目標包括第一代天體如何形成、星系形成與演化、暗能量性質、宇宙磁場、引力本質、生命分子與地外文明等。

業界普遍認為，上述任何一個問題的突破，都將是自然科學的重大突破。其革命性設計也意味著難以想像的超大資訊量和數據量，顛覆了射電天文學的傳統研究手段，給射電天文學創新研究帶來全新理念。

作為SKA的發起者、倡導者、研製者，中國是SKA建設中不可或缺的重要力量。2019年3月，科技部代表中國政府在義大利羅馬簽署《成立平方公里陣列天文臺公約》（以下簡稱《公約》）加入SKA第一階段，與澳大利亞、義大利、荷蘭、葡萄牙、南非、英國等國家共同成為SKAO國際組織的創始成員國；同期，國務院批准科技部設立SKA專項。2021年4月，第十三屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議批准《公約》，習近平主席簽署了批准書。根據《公約》，自2021年6月26日起，我國正式成為SKAO成員國，中國參與SKA進入全新階段。

事實上，中國參與SKA建設的工作可以追溯到更早。據介紹，自2013年起，中國與10余個國家的優勢科研單位組建國際工作包聯盟，共同參與SKA建設準備階段設計研發工作。經過多年技術攻關，我國部分研發團隊實現了技術上從跟跑、並跑向領跑的跨越，2017年成功當選中頻天線國際工作包聯盟主席，同時參與了低頻孔徑陣列、信號與數據傳輸、科學數據處理等國際工作包的研發工作。

中國智慧讓SKA看得更遠更清

中頻天線結構是SKA中頻陣列的核心設施，直接關係著望遠鏡觀測的靈敏度和精度。

12月2日，科技部與SKAO國際組織聯合舉辦SKA中頻天線結構實物貢獻協議線上簽署儀式，這是SKAO目前最大的單筆實物貢獻採購任務，也是中方參與SKA工作的又一里程碑進展，為建成SKA這一世界上最大的射電天文望遠鏡邁出了堅實的一步。

“此次簽約的64套中頻天線是SKA中頻天線陣列的重要組成部分。中頻天線陣列是SKA建設中投資最大的一個工作包，它頻帶覆蓋最寬，建成後能夠觀測的範圍更廣。”中國電子科技集團公司網路通信研究院（中國電子科技集團公司第五十四研究所）SKA中頻天線項目總設計師杜彪説。

杜彪介紹，解析度、靈敏度和巡天速度是射電望遠鏡的3個關鍵指標，如果説靈敏度意味著宇宙中極其微弱的信號能不能被“看到”，那麼，解析度則意味著這些微弱信號能否被“看得清楚”，巡天速度則與觀測天區的效率息息相關。這就對天線面形精度、波束變形、指向精度、電磁相容性等方面都提出了嚴苛的要求，是射電天文界對全世界工業界現有設計與工程實踐提出的巨大挑戰。

杜彪表示，與現有相同工作頻段的最先進望遠鏡相比，SKA中頻天線在上述方面都將取得巨大進步。與美國甚大陣列望遠鏡（JVLA）相比，SKA中頻天線陣列將具有其4倍的解析度、5倍的靈敏度以及60倍的巡天速度。“我們將繼續努力，不斷追求更高的指標，讓SKA‘看’得更遠，‘看’得更清楚。”

確立國內“2+1”科學目標

國際大科學計劃和大科學工程是基礎研究在科學前沿領域的全方位拓展，是人類開拓知識前沿、探索未知世界和解決全球性重大問題的重要手段。

SKA1（SKA第一階段）的首要科學目標是揭示宇宙中誕生的第一批發光天體，以及搜尋脈衝星和檢驗引力理論。這將帶來革命性的科學發現，顛覆人類對宇宙的認知。基於國際上對於SKA未來科學研究方向的佈局，結合國內射電天文領域研究基礎，國內逐步確立了中國SKA“2+1”科學目標和“三步走”發展戰略，選定“宇宙黎明和再電離探測”與“脈衝星搜尋、測時和引力理論檢驗”為重點方向，其他優勢領域為特色方向，並於2020年啟動了SKA專項首批7個國內配套研發項目。

國家遙感中心（SKA辦公室）主任趙靜表示，值得一提的是，近年來，科技部依託SKA專項，先後啟動3批研究任務，加快能力建設。中國科學家與國際同行合作利用FAST、MWA、ASKAP、MeerKAT等先導設施，在脈衝星、快速射電暴、宇宙磁場等領域産出多項研究成果。

“面向未來，我們將進一步融入全球SKA創新網路，持續貢獻中國力量，與國際同行攜手推動SKA各項目標實現。”趙靜説。