武向平：我们的征途是星辰宇宙

 
武向平：我们的征途是星辰宇宙  
 

SKA第一阶段的望远镜示意图，包括由近200面碟型天线组成的中频阵，以及由13万个低频天线组成的低频阵。图片来源：中科院国家天文台

“我们积极参与国际大科学工程，坚持自主研究和国际合作相结合，以实现望远镜单口径和干涉阵列的协同发展。”武向平表示，“不过，中国参加SKA的主要目的是追求宏伟科学目标和取得丰硕的科学回报，那也是我们参加SKA的最终目的。”

■本报见习记者 程唯珈

浩瀚苍穹，带给人类永恒的好奇；仰望星空，离不开功能强大的望远镜。

近日，中国科学院大学玉泉路校区礼堂里，来自国科大的学生和社会各界人士济济一堂，以“遥望宇宙的巨眼“为主题的天文讲座在这里举行。

国际大科学工程“平方公里阵列射电望远镜”（SKA）的中国首席科学家、中国科学院院士武向平详细介绍了SKA的相关发展历程与科学目标，引起全场热烈掌声。

SKA：完全数字化的望远镜

一直以来，人们探索宇宙空间的脚步从未停止，望远镜则是人们遥望宇宙的“巨眼”。

目前，全世界的望远镜可连起来组成通信网络，可以说地球直径有多大，望远镜分辨率就有多高。面对遍地的“眼睛”，为什么科学家还要不遗余力地兴建如此庞大的“巨眼”工程呢？

武向平介绍，因为望远镜分布在世界各个角落，工作时需依赖原子钟计时。“望远镜观测同一目标时既要记录信号也要记录时间，不同的时间在干涉研究前需事先转换，影响效率。此外，所有的望远镜都是靠机械转动跟踪目标。过去的雷达是靠机械转动跟踪目标，而现在的雷达已经发展到线控雷达，用数字线控指向跟踪目标，可提高观测效率。”

那么，能否把望远镜的传统干涉技术与线控雷达技术相结合，建造一台信息化时代的射电望远镜？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成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（SKA）应运而生。

讲座上，武向平向同学们展示了SKA的场景图示。屏幕上，数千面天线从一口口“大锅”向外呈旋臂状铺展，延伸着长长的“触角”，尤为壮观。

“望远镜的建设过程就如同造‘锅’。我们建造了2500个15米大小的‘锅’，组成了一个5公里的中心致密阵列，并延伸到3000公里形成一个更大的场景极限。”武向平介绍，中心部分拥有三种天线，分别为高频波段天线、偶极天线和中频波段天线。

可别小看这些天线，即使是再简单的小天线都接有对应的智能接收机，使其信号数字化。

“所有的天线都是数字化的，在当地立即进行多波束合成。这些波束的每一个频道，同时传到中央处理器，数据量巨大，这是完全数字化的望远镜。”武向平说，“130万个天线都数字化后，数据量是全球因特网流量的一百倍，可谓是真正的大数据望远镜。”

探索奥秘的神器

然而，建设SKA这样庞大的一个宏观设备仅仅是追求技术突破，以验证天线能否工作吗？答案是否定的。武向平告诉《中国科学报》，该“神器”担负着探索宇宙的重大使命，且任务众多。

他介绍，科学家们为SKA定出了两个优先科学目标，一是看到宇宙第一缕曙光，即寻找宇宙中第一个形成的天体；二是寻找脉冲星，验证引力理论是否正确。