武向平：我们的征途是星辰宇宙

SKA望远镜的第一阶段示意图包括由近200个碟形天线组成的中频阵列和由130，000个低频天线组成的低频阵列。资料来源:中国科学院国家天文台

“我们积极参与重大国际科学项目，坚持独立研究与国际合作相结合，实现单孔径望远镜和干涉阵列的协调发展。”吴向平说:“然而，中国参与SKA的主要目的是追求宏伟的科学目标和取得丰硕的科学成果，这也是我们的最终目标。”

广阔的天空带给人类永恒的好奇心。仰望星空离不开强大的望远镜。

近日，在中国科学院玉泉路校区礼堂，来自国家科技大学的学生和各界人士齐聚一堂，举办了主题为“远眺宇宙”的天文讲座。

中国首席科学家、中国科学院国际重大科学项目“平方公里阵列射电望远镜”院士吴向平详细介绍了该项目的相关发展历程和科学目标，赢得了观众的热烈掌声。

斯卡:全数字望远镜

长期以来，人们从未停止探索太空。望远镜是人们从远处观察宇宙的“巨眼”。

目前，世界各地的望远镜可以连接起来形成一个通讯网络。可以说望远镜的分辨率和地球的直径一样高。面对无处不在的“眼睛”，科学家为什么不遗余力地建造如此巨大的“眼睛”工程？

吴向平说，由于望远镜分布在世界的各个角落，它们需要用原子钟来计时。“当望远镜观察同一个目标时，它必须记录信号和时间。干扰研究前需要提前转换不同的时间，影响效率。此外，所有望远镜都是通过机械旋转来跟踪目标。过去，雷达通过机械旋转来跟踪目标，但现在雷达已经发展成线控雷达。数字线控指向跟踪目标可以提高观测效率

那么，在信息时代，传统的望远镜干涉技术能否与线控雷达技术相结合，来建造射电望远镜呢？天文学家陷入了沉思。为此，包括中国在内的十多个国家共同组建了平方公里阵列射电望远镜国际组织，平方公里阵列射电望远镜应运而生。

讲座期间，吴湘平向学生们展示了斯卡的照片。在屏幕上，数以千计的天线从长有“触须”的“大锅”中呈螺旋臂状展开，特别壮观。

“建造望远镜的过程就像建造一个罐子。我们已经建造了2500个15米大小的“罐子”，形成一个5公里的*密集阵列，延伸到3000公里，形成一个更大的场景界限。”吴向平介绍，中心部分有三种天线，即高频带天线、偶极天线和中频带天线。

不要低估这些天线。即使是最简单的小天线也与相应的智能接收器相连，以数字化它们的信号。

“所有天线都被数字化，多波束合成立即在本地进行。这些光束的每一个通道同时被传输到*处理器。数据量巨大。这是一个完全数字化的望远镜。”吴向平说:“130万根天线数字化后，数据量是全球互联网流量的100倍。它可以被描述为一个真正的大数据望远镜。”

探索神秘的人工制品。

然而，建造像SKA这样的大型宏设备仅仅是为了寻求技术突破来验证天线是否能工作吗？答案是否定的。吴向平告诉《中国科学新闻》，这个“人工制品”负责探索宇宙的主要任务，有许多任务。

他介绍说，科学家已经为SKA设定了两个优先的科学目标。一是看到宇宙中的第一缕光线，也就是说，找到宇宙中第一个形成的天体。第二是寻找脉冲星来验证引力理论是否正确。

“SKA正在宇宙中寻找非常致密的天体，测试引力理论，特别是广义相对论的正确性，并探测超大质量黑洞的引力波。我们希望解决宇宙磁场的起源问题，看到宇宙的第一束光，也就是恒星的来源，并探索暗物质和暗能量的基本问题。”他说。

吴向平告诉记者:“这台望远镜非常灵敏。有一架飞机在50光年内飞行。我们都能听到飞行员在说话。我们希望能够在10年内回答50光年内是否有外星文明的问题。与此同时，我们也想找到适合人类居住的行星，尤其是在无线电波段是否有大分子，尤其是有机分子，如蛋白质和氨基酸。”

许多国际科学技术人员以一系列的任务目标致力于这一空间探索项目，参与并合作建造、联合运营和管理SKA。

据报道，SKA将分别在澳大利亚和南非/八个非洲国家分阶段建设。第一阶段的建设将于2019年开始，将需要5年时间来完成大约10%的体重。第二阶段的剩余部分将于2030年完成。该项目被认为促进了全球制造业、通信、计算和能源等一系列行业的快速发展。

科学研究已经进入了伟大科学的时代。

作为中国参与的第二大国际合作科学项目，SKA是迄今为止计划建造的最宏伟的天文观测设备。它将主宰未来50年射电天文学的发展命脉，包含许多重大科学发现，对自然科学和人类文明做出划时代的革命性贡献。

SKA是一个超越国界的全球性科学机构。这是一种体现“建设人类命运共同体”的科学研究实践。SKA不仅能在基础科学前沿领域为中国带来丰厚的突破性回报，也是中国科技长期发展的全球布局。

他说，中国的科研团队还计划建立一个区域性数据中心，并逐步过渡到斯卡亚太科学与数据中心和未来的国际斯卡科学与数据中心。“这样，中国科学家将能够利用数据产生科学成果，并吸引国际合作伙伴来中国进行科学研究和交流，而无需出国。”

据了解，中国近年来已经或正在建设一些重大科学项目。随着国务院正式发布《积极领导国际重大科学项目和重大科学项目组织》，中国已经进入领导国际重大科学项目和重大科学项目组织的“快车道”。除了核能合作项目，各种项目如国际热核聚变实验堆(ITER)项目，旨在给人类带来无限的清洁能源，人类基因组项目，探索生命的奥秘，如雨后春笋般出现。

“我们积极参与重大国际科学项目，坚持独立研究与国际合作相结合，实现单孔径望远镜和干涉阵列的协调发展。”吴向平说:“然而，中国参与SKA的主要目的是追求宏伟的科学目标和取得丰硕的科学成果。这也是我们参与SKA的最终目标。”