平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）澳大利亞臺(tái)址

2019年3月12日，中國與澳大利亞、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、英國七個(gè)參與平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）項(xiàng)目的國家齊聚意大利羅馬，共同作為創(chuàng)始成員國，正式簽署了平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）天文臺(tái)公約，由此成立了這個(gè)旨在交付及運(yùn)營SKA的政府間組織。

填補(bǔ)對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的空白

作為一項(xiàng)國際大科學(xué)工程，平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）是國際天文界計(jì)劃建造并運(yùn)行50年的世界最大綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，致力于回答關(guān)于宇宙的一些基本問題，如天體形成、星系演化、引力本質(zhì)、暗能量、暗物質(zhì)等，涉及天文、無線電、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等基礎(chǔ)與高新技術(shù)領(lǐng)域。

SKA不是單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，而是一系列被稱為陣列的、綿延數(shù)公里的望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，其對(duì)于天空的監(jiān)測將顯示前所未有的細(xì)節(jié)，其繪制天空圖譜的速度也將數(shù)倍于現(xiàn)有設(shè)施。目前SKA兩大臺(tái)址建在澳大利亞和南非，后續(xù)在兩國及其他非洲國家都會(huì)進(jìn)行擴(kuò)建。

世界上最快的兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將被用于處理SKA產(chǎn)生的史無前例的數(shù)據(jù)量——每年全球科學(xué)界將存儲(chǔ)并分發(fā)約600拍字節(jié)（1拍字節(jié)=1015字節(jié)）的數(shù)據(jù)量，合50多萬臺(tái)筆記本電腦的數(shù)據(jù)量。

一旦建成，SKA將成為地球上最大的科學(xué)工程，其設(shè)施遍布南北半球、三個(gè)大洲。加上詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡、歐洲粒子物理研究所（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、LIGO引力波探測器、新一代大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和ITER聚變反應(yīng)堆等設(shè)施，SKA將成為人類在21世紀(jì)進(jìn)行物理學(xué)研究的支柱工程設(shè)施之一。

SKA將幫助我們填補(bǔ)對(duì)于宇宙基本認(rèn)知的空白，助力來自參與國家的天文學(xué)家研究引力波，檢測愛因斯坦的相對(duì)論，研究神秘瞬變源的本質(zhì)，提升我們對(duì)于宇宙數(shù)十億年演化歷程的認(rèn)知，繪制數(shù)億河外星系的地圖，并尋找地外文明的跡象。

領(lǐng)導(dǎo)望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的SKA組織總干事菲利普·戴蒙德（Philip Diamond）教授表示：“就像當(dāng)年的伽利略望遠(yuǎn)鏡一樣，SKA也將顛覆我們對(duì)周圍世界及人類在其中所處位置的認(rèn)識(shí)。公署的簽約彰顯了這一愿景背后的全球承諾，為未來數(shù)代人的突破性發(fā)現(xiàn)打開了大門?！?/p>

國際合作奠定SKA現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)

SKA由全球多個(gè)國家參與籌建，項(xiàng)目建設(shè)準(zhǔn)備階段由2011年正式成立的非營利的獨(dú)立法人科研組織——SKA組織（SKAO）管理。 SKAO總部設(shè)在英國，兩個(gè)臺(tái)址國分別為澳大利亞和南非（南非聯(lián)合其他8個(gè)非洲國家作為臺(tái)址），數(shù)百個(gè)反射面天線及數(shù)千個(gè)小天線組成的兩套天線網(wǎng)絡(luò)在兩個(gè)臺(tái)址國綿延數(shù)百公里。

目前，澳大利亞、加拿大、中國、法國、印度、意大利、荷蘭、新西蘭、南非、西班牙、瑞典和英國等12個(gè)成員國參與了SKA建設(shè)準(zhǔn)備階段（2012—2019年）。

SKA采取分階段逐步建設(shè)、邊建設(shè)邊運(yùn)行的方式，其優(yōu)勢在于可根據(jù)資金技術(shù)情況分階段建造，建成部分可獨(dú)立運(yùn)行工作，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。SKA第一階段（以下簡稱SKA-1）預(yù)計(jì)完成10%的SKA建設(shè)任務(wù)（2020—2029年），其余建設(shè)任務(wù)擬在第二階段（以下簡稱SKA-2）完成（2029年以后）。

為保證各成員國政府提供穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持，確保SKA項(xiàng)目長期有效地運(yùn)行，并享有特權(quán)與豁免待遇，各成員國擬通過談判建立一個(gè)具有法律約束力的國際組織，協(xié)調(diào)管理未來SKA項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行。經(jīng)過三年多的談判磋商，2019年3月12日，中國與澳大利亞、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、英國七個(gè)國家共同作為創(chuàng)始成員國在意大利羅馬正式簽署了平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）天文臺(tái)公約。SKA董事會(huì)主席凱瑟琳·薩斯基（Catherine Cesarsky）博士表示：“羅馬不是一天建成的。同樣，設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營世界最大望遠(yuǎn)鏡也需要數(shù)十年的努力、專業(yè)積累、創(chuàng)新、毅力及全球協(xié)作。而今天，我們已經(jīng)奠定了使SKA成為現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。”

自2020年年底開始，SKA成員國的公司和供應(yīng)商將可獲得近7億歐元的SKA建造合同，為這些國家的投資提供可觀的回報(bào)。設(shè)計(jì)并建造SKA還將產(chǎn)生副產(chǎn)品——已有一些初創(chuàng)企業(yè)基于一些設(shè)計(jì)工作而創(chuàng)立，其影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了天文學(xué)的范疇。

在過去五年中，來自20個(gè)國家的1000多名工程師和科學(xué)家參與了SKA的設(shè)計(jì)工作，在不同國家設(shè)立了新的研究項(xiàng)目、教育計(jì)劃及協(xié)作機(jī)制，以培訓(xùn)新一代的科學(xué)家和工程師。

2019年3月12日，平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）項(xiàng)目創(chuàng)始成員國正式簽署了平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）天文臺(tái)公約

在SKA項(xiàng)目中發(fā)揮積極作用

SKA是繼ITER之后中國參與的第二個(gè)國際大科學(xué)工程。中方自2012年，通過廣泛的國際合作深度參與SKA的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、核心設(shè)備研制和科學(xué)問題研究，充分展現(xiàn)了中國的科技創(chuàng)新能力，在SKA各項(xiàng)事務(wù)中發(fā)揮了積極作用。

首先全面深入?yún)⑴cSKA工作包研發(fā)，提供中國方案、貢獻(xiàn)中國智慧。中方十余家大學(xué)、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)自2013年以來參與了SKA建設(shè)準(zhǔn)備階段反射面天線、低頻孔徑陣列、科學(xué)數(shù)據(jù)處理、信號(hào)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)绕邆€(gè)國際工作包聯(lián)盟的工程設(shè)計(jì)研發(fā)工作。經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，中方部分研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的跨越。其中，中方提出的反射面天線方案被選為SKA中頻天線的唯一設(shè)計(jì)方案，中方當(dāng)選SKA國際天線工作包聯(lián)盟新任主席。這是中方第一次正式牽頭SKA工作包國際聯(lián)盟工作，通過國際大協(xié)作全面主持主導(dǎo)工程核心技術(shù)研發(fā)，為未來SKA項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二是明確科學(xué)目標(biāo)，深化雙邊科技合作和人員交流。2014年以來，中方確立了SKA“2+1”的首要科學(xué)目標(biāo)，優(yōu)先支持“宇宙黎明和再電離探測”與“脈沖星搜尋和精確引力檢驗(yàn)”等研究。圍繞核心科學(xué)目標(biāo)，科技部聯(lián)合中科院組織了由150多名天文學(xué)家構(gòu)成的中國SKA科學(xué)團(tuán)隊(duì)。通過學(xué)科布局、項(xiàng)目設(shè)置、國際合作、人才引進(jìn)等方式加快SKA人才隊(duì)伍與科學(xué)技術(shù)能力建設(shè)，推動(dòng)SKA目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，通過多種方式遴選和推送國內(nèi)外優(yōu)秀人才赴SKA組織任職，支持SKA組織運(yùn)行管理。

近年來我國在包括射電天文在內(nèi)的天文學(xué)方面發(fā)展迅速，但我們也清醒地認(rèn)識(shí)到我國在科研實(shí)力和人才隊(duì)伍等方面距離所確立的SKA科學(xué)目標(biāo)還有差距，中國SKA事業(yè)必須對(duì)人才培養(yǎng)予以高度重視。在科技部人事司的大力支持下，國家遙感中心已連續(xù)四年舉辦國際組織培訓(xùn)班，持續(xù)大力培養(yǎng)具有國際視野和多文化環(huán)境工作能力的高級(jí)專業(yè)技術(shù)和管理人才，并與專業(yè)的人力資源機(jī)構(gòu)合作，進(jìn)一步擴(kuò)充我們選拔人才的數(shù)據(jù)庫。截至目前，中方在SKA組織正式任職人數(shù)為3人，累計(jì)派出6人赴SKA組織工作。此外，2017年啟動(dòng)了中國SKA人才培養(yǎng)專項(xiàng)，旨在選派我國優(yōu)秀博士生赴國外SKA研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。截至目前共計(jì)派出了25名博士生赴澳大利亞和英國進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，中方學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和能力受到了外方的高度認(rèn)可。

作為SKA全球多元化創(chuàng)新版圖中日益重要的一極，未來中方將繼續(xù)積極融入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，通過廣泛的國際合作共同解決重大全球性科學(xué)問題，共同探索人類前沿知識(shí)領(lǐng)域的未知世界，為人類文明發(fā)展作出貢獻(xiàn)。（國家遙感中心供稿）