大型射电望远镜瘦身

澳大利亚方形阵列探路者望远镜测试天线技术。资料来源:亚历克斯·切尔尼

目前正在设计的世界上最大的射电望远镜将缩小规模以节省资金。但是天文学家说这可能会影响望远镜发现早期宇宙奥秘的能力。

该望远镜被称为平方公里阵列(SKA)，比目前的设备灵敏50倍，并计划花费数十亿美元。它的最终设计计划是在非洲安装2000个碟形天线，在澳大利亚安装100万个天线。它的集光面积约为1平方公里，因此得名。

据报道，SKA的建设将分为两个阶段，SKA1和SKA2。预计南非和澳大利亚的SKA1将于2023年完工；SKA2将在SKA1完成后开始，并将项目扩展至非洲其他国家/地区，同时澳大利亚项目也将扩展。

尽管该项目在2013年略有“瘦身”，但现在已经在南非变成了194个碟形天线，在澳大利亚变成了13万个天线。然而，今年3月，斯卡公司董事会宣布，该项目必须想方设法将资金减少约20%，即便如此，仅在斯卡一期工程建设阶段的总投资就高达约6.5亿欧元。

这也是包括南非、澳大利亚、加拿大、中国、印度、意大利、新西兰、瑞典、荷兰和联合王国在内的10个捐助国设定的供资上限。在最近于荷兰召开的SKA会议上，董事会决定按比例降低SKA1的计算机处理能力，并使天线和碟形天线更加紧凑，以节省成本。

这个新决定引起了天文学家的极大关注。在较小的区域安装望远镜组件意味着分辨率的损失，这可能会妨碍SKA1捕捉细微的细节。中国电子科技集团公司第54研究所首席专家、SKA天线项目总设计师杜彪表示，在SKA的11个工作包中，天线工作包是最重要、最核心的部分，在50 Hz至20 Hz的SKA观测频谱中，天线工作包占据了350 MHz至20 Hz的观测频谱。

美国国家无线电天文台台长兼天文学家托尼·比斯利说，在大多数情况下，这一变化不会严重影响斯卡公司的科研项目。但是荷兰奈梅亨大学的天文学家海诺·法尔克认为，这可能会影响望远镜观察大爆炸后数亿年发出的微弱信号的能力。那时，恒星和星系开始出现在宇宙中并开始发光。

这些低频无线电波可以被澳大利亚的天线捕捉到。为了减少资金，这些天线群将分散在相距不超过40公里的地方，而不是以前的65公里。法尔克说，其结果是，SKA的分辨率将变得很差，并且很难抵抗银河噪声的干扰来捕捉低频无线电波。

6月，相关人员在英国曼彻斯特召开会议，就相关问题咨询天文学家。从那以后，天文学家也越来越担心澳大利亚天线生活在一起的影响。因此，斯卡公司总干事菲利普·戴蒙德说，这可能不是最终决定:斯卡公司工作组仍在进行模拟工作，以确定这一变化可能产生的影响。

然而，南非西开普大学的天文学家罗伊·马腾斯说，一旦天线建成，就很难调整它们之间的距离。然而，如果SKA董事会能在未来2年内找到其他额外资金，设计计划将不需要改变。

例如，戴蒙德提到，将天线簇的间距调整到更合适的50公里只需要增加1400万欧元。"我们现在的首要任务是获得更多的钱。"他说。

然而，法尔克说，天文学家并不太担心计算能力的下降——从260亿次下降到50亿次。尽管这意味着处理数据需要更长的时间，但将SKA1观测结果转换成图像的限制因素将消除软件和算法的初始问题。他说，无论如何，当分类开始时，该项目将升级到新一代计算机。

欧洲长基线干涉测量联合研究所所长、天文学家Huib Jan van Langevelde e认为，减少资金是一个“明智的妥协”，这使得资金更加灵活和可用。"底线是SKA1将继续其科学转型."马腾斯说。

戴蒙德希望更多的国家能够加入SKA项目并注入额外的资金，或者现有的成员国愿意提供更多的资金。但是一些天文学家认为这些事情不会发生。2014年，由于负担沉重，德国退出了斯卡项目。据估计，在SKA1建设所需的6.5亿欧元中，德国将出资数千万欧元。

在SKA董事会决定如何改变设计方案以减少资金后，建设工作将于2019年年中开始。然而，斯卡公司仍然缺乏一个*间组织来开展相关工作。戴蒙德表示，协议提议今年成立这样一个组织，所有成员国都需要在项目启动前批准该组织。

目前，SKA1处于试观测阶段，为SKA2奠定了工程技术、资金和科学观测基础；SKA2阶段将进入批量生产阶段，包含大约2000-3000个天线。然而，对于第一阶段后SKA将走向何方，目前仍没有明确的结论，但已初步确定将在2020年代中期进行建设。(唐毅宸编译)

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