建设中的平方公里射电望远镜阵——SKA

◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋
天文动手做/天文望远镜系列
科迷街建设中的平方公里射电望远镜阵——SKA 平方公里射电阵的概念酝酿于20世纪90年代初。

1993年，日本京都举行了国际无线电科学联合会大会，参加了射电天文学委员会的中国、澳大利亚、加拿大、法国、德国、印度、荷兰、俄罗斯、英国、美国等10国的天文学家代表出席了大会。

时值世纪之交，与会代表分析了射电望远镜未来的发展，提出了建造下一代大射电望远镜（Large Radio Telescope，简称LT）的倡议。

LT当时还只是一个概念，科学家们想要建造一个总接收面积相当于1平方公里的大型射电望远镜。

这样大的接收面积，已经不可能做成一整块镜面了，应该由多面小射电望远镜组成阵列。

但究竟由多少面、多大口径的小望远镜组成什么样的阵列，在哪里布局阵列等一系列问题都有待科学家们在此后数年里共同合作和努力推进。

科学家们希望用这样一个既有大口径又有大面积的射电望远镜阵列，观测遥远的宇宙深处，能够获
得宇宙更早期，甚至初始时期的信息，从而弄清楚现
今的宇宙是怎样从初始状态演化过来的。

射电天文学诞生后的短短几十年间，人类就发现了3万多个射电源，看到了100亿光年之遥的星系。

著名的20世纪60年代天文学四大发现：类星体、脉冲星、星际有机分子和宇宙微波背景辐射，
都是用射电望远镜观测得到的，被誉为继哥白尼“日心说”之后天文学的“第二次革命”。

大型射电望远镜阵概念的提出. All Rights Reserved.
SKA天文台公约在罗马正式签署
（中国是核心成员）
中国是SKA组织的创始国中国科学家一直在LT的国际合作和概念推进过程中发挥着积极作用，并在此过程中逐渐发展出中国的先导项目——500米口径球面射电望远镜（FAST，又称中国天眼）。

与此同时，国际上各国天文学家也在积极推进LT 的概念，并逐渐发展为平方公里阵（Square Kilometre Array，简称SKA）的概念，1999年正式将LT更名为SKA。

2000年8月10日，在英国曼彻斯特举行的国际天文联盟会议上，11国（澳大利亚、加拿大、中国、德国、印度、意大利、荷兰、波兰、瑞典、英国和美国）代表签署了建立国际平方公里阵列指导委员会（ISSC）的谅解备忘录，2011年SKA发展成为有多个国家参与的国际天文台公约组织（总部设在英国，网址为https:/// ）。

中国是SKA组织的创始国、坚定支持者和积极推动者之一。

中国的FAST与SKA形成了很好的互补与
承启关系，中国国家天文台的团队正代表中国积极参加SKA项目的国际合作（SKA网址为https:///）。

SKA设想图
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将建于南非的SK A碟型天线阵列，每个天线直径15米
SKA位于澳大利亚的
一个低频阵列效果图
SK A将成为远超过其他望远镜有史以来建造的最大射电望远镜。

为了达成此目标，SKA将使用数千个反射面天线（高频率）和更多的低频和中频孔径阵列望远镜。

SK A将分别建于南非（含南非8个国家）、
澳大利亚西澳州的无线电宁静区域，分布在2000~3000公里的范围，频率覆盖50M H z-20GHz （未来可能升级到20GHz以上）。

S K A 将分阶段进行建设。

S K A 第一阶段（SKA1）将建设约10%的SKA，已于2021年7月
1日正式开工建设（预计2028年建成）。

第二阶段（SK A2）建设其余部分的SK A。

项目全部建成预计在2030年以后。

SKA的目标与进展. All Rights Reserved.
SK A是人类迄今为止计划建造的最宏伟的天文观测设
备，同时也是一部超越国界的全球大科学装置，汇集了人类在
天文学、无线电、信息、通信、计算机、机械制造等诸多领域
的最新科技成果，蕴涵多项重大科学发现，会对自然科学和
人类文明作出划时代的重要贡献。

建成后的SK A承担着重要的科学观测使命，它将致力于
回答宇宙的一些基本问题，比如宇宙起源、宇宙学与星系演
化、行星如何形成、宇宙磁场的起源和演化、引力波如何拉伸
宇宙的结构、揭开暗能量的谜团，以及探测外星生命，等等。

最后，告诉大家一些有关SKA的令人惊讶的事实：
1) SKA在一天内收集到的数据可以在ipod上播放将近两百万年；
2) SKA非常敏感，能够探测到几十光年外行星上的机场雷达；
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3) SKA中央计算机的处理能力约为1亿台PC；
4) SKA天线将产生10倍的全球互联网流量；
5) SKA使用的光纤足以环绕地球两周；
6) SKA中的孔径合成阵列可以产生全球互联网流量的100多倍。

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哪些最新进展？
问题2：你最希望SKA能回答
什么样的科学疑问？
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