从构想到开工历时30年，2021年7月，一项充满雄心壮志的天文设施开始建设。它就是平方公里阵列射电望远镜（Square Kilometre Array，简称SKA）——一个由多个国家参与建造和运行的超级大科学工程，又被称为“世界巨眼”。它的存在，有望帮助人类在宇宙起源、宇宙磁场起源、地外文明等前沿问题上取得革命性突破。

目前，SKA的建设进程如何？作为SKA创始成员国之一，中国扮演了哪些角色？近日，《天目Tech+》记者与中国科学院上海天文台研究员郑倩聊了聊。

SKA示意图 图片来自SKA官网

捕捉宇宙的第一缕曙光

从一片混沌到繁星闪烁，浩瀚宇宙是如何演化而成的？

将大量望远镜单元组合在一起，形成的覆盖面积达到一平方公里的“巨型望远镜”——SKA有望探寻到答案。

为了揭示宇宙演化史的奥秘，人类一直孜孜不倦地探寻着。捕捉宇宙的第一缕曙光，也就是研究宇宙第一代发光天体的产生和形成是SKA的主要科学目标之一。

SKA的台址分别位于澳大利亚、南非及南部非洲8国，整个阵列最大分布在3000公里的范围内，建成后有效接收面积高达1平方公里，灵敏度比目前最大的阵列射电望远镜提高了约100倍。

郑倩透露，在科学实验方面，SKA天线等望远镜器件正在实验室进行模拟、测试等工作，同时也在进行未来数据处理软件开发等相关工作。

SKA示意图 图片来自SKA官网

为实现科学目标做好准备

“实现SKA的科学目标，离不开完备的数据处理流程。”郑倩说，数据的处理，是SKA面临的其中一项挑战。

当SKA睁开巨眼看宇宙时，被它“一眼看尽”的宇宙信息量有多少？根据SKA官网数据，SKA天文台每年将归档300PB的数据。按照当前标准，这相当于大约50万台笔记本电脑一年的数据存储容量。

而射电望远镜产生的数据，必须经过校准、去除干扰信号等计算处理，才能形成科学上可用的数据。

“建在中国新疆天山地区的21CMA阵列是我国的SKA探路者阵列，为我们积累了低频射电数据处理和其他相关技术的宝贵经验。同时，我们也通过广泛参与国际合作，积累相关技术和经验，为应对未来的SKA数据处理做准备。”郑倩介绍。

以郑倩所在的宇宙黎明和再电离探测团队为例，她介绍，团队成员正在以21CMA和澳大利亚低频望远镜阵列MWA的观测数据为基础，搭建数据处理平台，为未来开展基于SKA数据的宇宙再电离探测做准备。

“随着SKA的建成，计算机、数据处理等技术的提升，探测到宇宙第一缕曙光的信号还是有很大的可能性。”郑倩说。

2018年，SKA首台天线样机由中国研制成功。图片来自新华社

抓住中国射电天文发展的机遇

SKA的概念最早于20世纪90年代提出。作为SKA项目的创始国和成员国之一，在概念诞生伊始，中国便积极参与其中。

目前，中国已整合国内现有射电力量，逐步形成了宇宙黎明和再电离探测团队等科学团队，开展包括宇宙再电离探测和脉冲星搜寻等方向的研究。

对于天文学家个人而言，参与SKA的建设，是一场充满期待与未知的冒险。“人们总是对宇宙有着本能的向往，这项工作最吸引我的就是可以探索人类未知的问题，满足我们的好奇心。”郑倩说。

由于团队计划进行宇宙再电离信号全天总功率测量，为了减少人类活动如调频广播等在低频射电波段造成的干扰，满足低频观测试验对宁静电磁环境的要求，郑倩团队会在人迹罕至的西部地区进行射电环境的测量。两年间，他们翻雪山、穿沙漠，克服困难，为下一步科研工作奠定了基础。

对国家而言，参与SKA能助力国家科技发展，为中国射电天文取得国际领先科学发现创造难得的历史机遇。郑倩认为，SKA的建成与运行，离不开计算机、信息通信等技术的支持，“单是在数据处理工作领域，由于它需要较大的存储、计算技术支撑，一定会带动超算平台、设施等的发展。”

“中国加入SKA项目，符合全球化发展的需求，能更好地锻炼我们的科学团队，同时也能带动我国相关产业的发展。”郑倩说。（记者谢履冰 曾杨希）

来源：天目新闻

责任编辑：胡惠雯