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天文

中國建成世界最大射電望遠鏡首台天線樣機

中國一家研究所製造出有10個國家參與的SKA項目的首台天線樣機,這是中國崛起為世界科學大國的一個里程碑。

一家與中國軍方有關的研究所製造出了將用於世界最大射電望遠鏡的首台天線樣機,該望遠鏡將有陣容龐大的天線在南非和澳大利亞的偏遠地區收集來自太空的無線電信號。

「平方公里陣列射電望遠鏡」(Square Kilometre Array,簡稱SKA)的15米口徑天線樣機是由中國電子科技集團第五十四研究所(54th Research Institute of CETC)製造的。中國電子科技集團是國有企業,專門為中國人民解放軍生產硬件和電子通信系統。

SKA第一期建設階段在2023年完成後,將有大約200個類似於中國這台樣機的天線架設在南非,還將有13萬個口徑小得多的天線在澳大利亞以不同的無線電頻率運作。

它們將為天文學家提供迄今性能最強大的設備,來解答關於宇宙大爆炸後首批星系和恆星如何形成之類的問題,同時探測外層空間深處的智慧生命跡象。

對中國來說,這個項目是標誌其崛起為世界科學大國的一個里程碑,為其贏得了參與跨國合作項目的聲譽。中國是參與SKA合作項目的10個國家之一。

中國科技部副部長黃衛在本周的天線樣機出廠儀式上表示:「它展現了中國智慧,代表了我國持續參與國際大科學工程的決心。」

SKA天線項目經理馬克•哈曼(Mark Harman)表示:「我們的中國合作夥伴擁有非常充足的資源。他們已經證明了自己擁有建造規格符合SKA要求的望遠鏡的技術和能力。」

在中國國家主席習近平任內,中國將大量國家資金投入到研究和技術創新中。與此同時,中國還在努力建設自己的科學基礎設施。

2016年,中國在貴州省建成了一台目前世界性能最強大的射電望遠鏡。與SKA的分布式多天線設計不同,貴州的那台設備只有一個巨大的天線,口徑500米。

SKA項目的融資模式是,各國根據自己的科研實力和期望回報出資。一國出資越多,它能獲得的採購合同和研究機會也就越多。中國已非正式同意負擔約8%的成本,但它可能會提高出資比例,據估計SKA望遠鏡最終的造價將達到幾十億美元。

所有成員國(不管出資多少)都將擁有SKA相關設計和製造的知識產權。尤其吸引人的是被開發用來支持SKA望遠鏡的大數據存儲和傳輸技術的商業用途。一旦全面運行,SKA將需要傳輸速度遠超現有水平的數據鏈接。

此外,SKA各成員國正積極申建超級計算研究中心,這些中心的研究人員將能夠訪問SKA收集的無線電信號數據。上海天文台(Shanghai Astronomical Observatory)和中國科學院(China Academy of Sciences)正與有關方面磋商在中國建設一個超算中心的事宜。美國在2011年退出了SKA組織(SKA Organisation),沒有資格建設這樣的超算中心。SKA組織的總部位於英國曼徹斯特的Jodrell Bank天文台。

低廉的勞動力和運輸成本以及投資此類製造工具的意願,最終讓中國成為角逐製造SKA天線樣機的獲勝者。這些天線將採用包括來自意大利和德國以及中國的零部件。

中國電子科技集團第五十四研究所希望製造多台SKA天線。「中國能比其他國家更高效地製造這些天線,」SKA衛星工程師威廉•埃斯特爾赫伊斯(Willem Esterhuyse)表示,「其他任何國家都很難完成。」

譯者/何黎

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