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世界最龐大天文設備SKA首臺天線在華誕生
發布時間：2018-02-14 12:31:12，閱讀次數：1330
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SKA首臺天線 人民網北京2月6日電(趙竹青)由我國主導研制的國際大科學工程“平方公里陣列射電望遠鏡”(SKA)首臺天線(SKA-P)今日在中國電子科技集團公司第54研究所啟動。 下午3點15分，一聲“啟動”，SKA-P在10米高的底座上，緩緩轉動反射體，猶如一只機敏靈活的“大耳朵”，俯仰之間，從15°到90°，緩緩掃過天際;水平轉動，左右270°，從容巡視天空。 “它的成功研制，標志著中國在SKA核心設備研發中發揮引領和主導作用，在國際大科學工程中，為世界成功提供‘天線解決方案’。”中國電科總經理劉烈宏說。 SKA：人類有史以來建造的最龐大天文設備 SKA始于上世紀九十年代初，是國際天文界計劃建造的世界最大綜合孔徑射電望遠鏡，也是人類有史以來建造的最龐大天文設備。它是多國合作、共同出資的國際大科學工程。全球約20個國家上百個大學和科研機構的天文學家和工程師參與項目研發。 SKA項目也是繼中國參與熱核聚變項目之后，參與的第二個國際大科學工程。 SKA選址在澳大利亞、南非及非洲南部8個國家的無線電寧靜區域, 將在約3000公里的廣袤荒野中，建設2500面15米口徑反射面天線。組成陣列的射電望遠鏡總接收面積達一平方公里,相當于140個足球場大。 “SKA的建設將為現有工程技術和研發水平帶來質的飛躍，顛覆人類對宇宙和基本物理定律的理解。”SKA天線工作包聯盟主席、中國電科SKA辦公室副主任、54所專家王楓介紹。 王楓說，靈敏度和巡天速度是射電望遠鏡非常重要的兩個指標。靈敏度越高，天線“看”得就越遠，探測宇宙的能力就越強;巡天速度越快，天線“掃描”和“觀測”同一天區的速度就越快，天線的工作效率就越高。SKA將成為地球上最大、最先進的科學設施，比目前最大的射電望遠鏡陣列——美國EVLA的靈敏度提高50倍，巡天速度提高10000倍。據專家估計，建成后的SKA，其性能在本世紀至少保持30-50年的領先地位。 
SKA天線陣列示意圖 SKA-P：綜合性能全球領先的 “大耳朵” 在SKA組織向全球發布的包括基礎建設在內的11個工作包任務中，天線工作包是其中最主要、最核心的部分。在SKA國際大科學工程中，中國一路從跟跑進入領跑，最終在激烈的競爭中脫穎而出，開始為世界提供最核心的“天線解決方案”。 SKA-P就是中國電子科技集團公司第54研究所歷經五年時間主導研制出的SKA首臺樣機，在多個領域綜合性能實現全球領先。 記者從54所了解到，SKA-P是一只“精密”的“耳朵”。SKA-P包含主副兩個反射面，主反射面是一個15×20米的長六邊形，由66塊曲率各不相同、邊長約3米的三角型面板拼裝而成，面積達235平方米，超過半個籃球場大，而單塊三角型面板僅有0.1毫米的精度。 它也是一只靈敏的“耳朵”。反射面的精度直接影響天線的靈敏度。據54所SKA天線總設計師杜彪介紹，在重力、溫度和風載荷影響下，在其俯仰工作范圍內，SKA-P主反射面的精度達到0.5毫米，副反射面精度達0.2毫米，綜合性價比超過目前所有同類天線。同時，它采用高電磁屏蔽天線座架設計，實現了高電磁屏蔽指標。如果把天線的靈敏度比作“傾聽的能力”，那么，高電磁屏蔽則是為這只“耳朵”傾聽宇宙聲音，屏蔽掉電子設備輻射的電磁信號，讓天線更加專注于宇宙目標。 它還是一只強大的“耳朵”。SKA-P采用全數字高精度伺服驅動控制系統、高精度座架和天線結構的保型設計，實現了千分之三度的高指向精度，當接收到觀測指令時，它能精確地指向待測目標。同時，分布在3000公里范圍的幾千面天線要同步對準同一觀測目標，并持續同步跟蹤觀測，實現最大的接收效率，SKA-P在設計制造中實現了“步調一致聽指揮”的“高指向一致性”。 
SKA天線陣列示意圖 SKA-P啟動，SKA工程進入建設階段 王楓介紹，SKA-P啟動后，下一步， SKA工程將進入建設階段。 SKA建設包括SKA1和SKA2兩個階段，SKA1建設階段項目總投入約6.74億歐元，預計在三年左右建成130臺天線，該階段為試觀測階段，為SKA2大批量生產奠定工程技術、科學觀測等基礎。 目前，SKA各成員國正在協商出臺SKA天文臺公約。據了解，SKA1建成后，各成員國可以按照出資情況和貢獻度按比例獲得一定的觀測時間，可以共享SKA獲得的各項原始數據。 SKA橫跨兩個大陸，其最長基線距離是3000公里，基線越大，望遠鏡的分辨率越高，觀測就越精細，“繪制”的宇宙“圖景”也更有價值，更讓人期待。 “它將探測宇宙、星系的起源和演化，尋找更多的星系，探尋孕育生命的新搖籃、搜索外星生命等。它還將致力于揭示和回答關于‘基本力’問題。比如，檢驗愛因斯坦的廣義相對論正確與否;探尋宇宙磁場從哪里來，怎么演化的。”54所SKA反射面天線總設計師杜彪告訴記者。 “SKA‘看’得更遠，‘看’得更清楚，必定會發現更多的天外星系，為人類帶來很多意想不到的科學發現，一定會極大地推動我國天文、物理及信息技術等相關領域的研究水平，提高我國在國際上的影響力和地位。”杜彪說。-
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