点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

来源:光明网2019-03-15 18:39

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  “世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

  3月12日,国际大科学工程——平方公里阵射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)计划迎来重要里程碑。来自超过15个国家的部长、大使、高级代表齐聚罗马,共同见证了国际SKA组织天文台公约签字仪式。澳大利亚、中国、意大利、荷兰、葡萄牙、南非、英国共七国政府签署了SKA天文台公约,中国科技部副部长张建国代表我国签署了公约。

  公约的签署标志国际SKA组织正式开启向政府间国际组织(IGO)过渡的进程,SKA组织将成为继欧洲南方天文台之后,世界上第二个以天文学研究为目标的政府间国际组织。包括中国在内的7个首批签约国将成为SKA政府间国际组织的创始成员国。

  SKA是什么?

  SKA是我国目前参加的继国际热核聚变实验(ITER)(即俗称的“人造太阳”计划)之后第二大国际大科学工程,也是我国参加的首个全程参与并扮演重要角色的国际大科学工程。

  SKA分别建在南非和澳大利亚,英国是SKA的永久总部国。目前国际SKA组织的成员国包括:澳大利亚、加拿大、中国、法国等13国。

  SKA将成为人类在地球上建造的迄今规模最大的一套科学设施。它是由2500面15米口径的碟型天线、及超过一百万个低频天线等单元组成的阵列式射电望远镜,分布在3000公里的范围内。SKA是集大视场、高灵敏度、高空间分辨率、高巡天速度、宽频段范围等诸多卓越性能于一身的革命性设备,其频率范围从50MHz到20GHz以上,空间分辨率可高出哈勃空间望远镜两个数量级,达毫角秒级。SKA同时也将是一套世界最先进的IT系统,它睁开巨眼看宇宙时,“一网打尽”的宇宙信息量如此之大,以致其每秒产生的数据量,比当今全球英特网的数据流量总和还要高。

“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

图: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,及由13万个低频天线组成的低频阵(来源:国际SKA组织)

  SKA将分阶段建设。第一阶段建设约10%的SKA,预计2020年底开工建设,2027年左右完工。剩余的望远镜单元将在第二阶段建设,全部建成在2030年以后。SKA第一阶段建成后,将具备约10%的SKA能力,但即便以这不足一成的功力,SKA就足够称霸世界了。SKA第一阶段的建设和运行费总计估价约16亿欧元。

  SKA将与詹姆斯韦伯空间望远镜、下一代巨型光学望远镜、欧洲核子中心的强子对撞机LHC、引力波天文台LIGO、及热核聚变实验ITER等一起成为人类21世纪进行物理学重大发现的神器。

  SKA的科学目标

  SKA的科学目标涵盖广泛,包括:(1)揭示宇宙137亿年历史中的头1亿年,宇宙是如何被第一批星星点亮的,即宇宙如何从黑暗走向黎明的第一缕光问题(2)利用脉冲星检验强场下的引力,及检验爱因斯坦广义相对论(3)利用脉冲星计时阵直接探测超大质量双黑洞产生的引力波(4)宇宙磁场探测(5)宇宙大尺度结构及暗能量、暗物质(6)星系形成与演化(7)宇宙中生命的起源(8)地外文明(9)宇宙快速射电暴之谜(10)完全未知的东西,即所谓“unknown unknowns”,等等。

“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

图:SKA碟型天线阵的空中鸟瞰图(效果图,来源:国际SKA组织)

  为迎接SKA时代的到来,中国天文界正在做充分的科学准备。在中国SKA首席科学家、中科院国家天文台武向平院士牵头下,我国天文界已形成11个科学工作组,并已完成《中国SKA科学白皮书》中、英文版。面向未来的中国SKA人才培养探路计划,如与SKA台址国澳大利亚和总部国英国合作的“中-澳、中-英SKA联合博士生计划”已执行多年。

  国际SKA组织为什么一定要创建政府间国际组织(IGO)?

  国际SKA组织成立于2011年,初始为一家注册在英国的非营利性公司,但为了SKA的根本利益与长远发展,必须过渡为IGO。IGO的优越性在于,各成员国参与SKA是国家行为,不因政府的更迭而受影响(政府更迭在很多国家是频繁发生的事情)。因此,SKA公约经各国政府签署后,还必须报请各国议会(我国是全国人大)批准方能生效。IGO将确保SKA天文台至少50年的安全稳定运行。另外,IGO将保障SKA在工程采购、雇员工资等方面享受国际组织的免税待遇。这将极大节省各成员国的出资负担。

  签署SKA公约为什么重要?

  根据规则,SKA公约经首批国家签署后,须经(3+2)个国家的议会批准后方能生效。即目前签字的这7个国家,在全部三个东道国及两个非东道国的议会批准公约后,则IGO自动生效并开始正式运作。相应地,首批签署公约的国家,将成为IGO的创始成员国,并在国际SKA组织中享有最多的权利。

“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

图:SKA第一阶段的望远镜能力与世界上现有主要射电望远镜的对比(来源:国际SKA组织)

  为什么目前SKA成员没有全部签署公约?

  首先,作为政府间国际组织,参加方必须是各国政府。目前SKA组织中,大多数参加方都是政府,如中国、南非是科技部,澳大利亚是工业与科学部等。但同时也有一些国家的参加方并非政府部门,如加拿大是国家研究理事会,法国是国家科研中心,他们不能签署公约。另外,一些国家由于各种原因,暂时还未做好签署公约的准备。不能签公约的国家,只能作为IGO的准成员参加SKA,且在未来的SKA理事会中不享有投票权。

  中国在SKA中发挥的重要作用

  中国在国际SKA计划中一直发挥着重要作用。早在上世纪90年代初,中国即与全世界十个国家一起,共同发起设计建造SKA(当时叫LT,即Large Telescope)的倡议,是SKA概念的最初提出者之一。中国的SKA方案(后来发展出FAST)多年来一直是国际SKA的候选方案。2011年,中国作为创始国,共同创建了国际SKA组织。中国全程参与了SKA计划的所有过程,自始至终是SKA的坚定支持者。

  中国将在SKA建设中发挥关键作用。中国目前是SKA国际工作包联盟中的天线工作包联盟的主席(SKA各工作包中造价排第一的工作包)。经过激烈竞争,中国方案成为该工作包联盟的唯一候选方案,首台15米天线样机已于2018年2月在中国电科54所建成。另外,中国在时间同步、及低频阵等工作包中也将发挥重要作用。

  另外,中国也是SKA成员国中明确表达建设本国SKA区域中心计划的国家。

  国家天文台在中国SKA中的作用

  国家天文台是SKA计划的共同发起者和全程参与者,2011年共同创建国际SKA组织,并曾代表中国参加SKA。我国天文界参与SKA国际谈判及董事会或工作组的专家均来自国台,他们配合科技部,不辱使命,维护了我国参加SKA的国家利益。从设备上,国台的FAST与SKA形成很好的互补与承启关系,而国台的21CMA低频阵作为我国SKA低频探路者积累了大量宝贵经验。

“世界巨眼”SKA迎来历史性时刻

图:科技部王志刚部长一行于2018年7月访问南非SKA台址,在中国电科集团54所建造的SKA原型天线前合影(图片来源:科技部)

  作者:秦波,系中国科学院国家天文台研究员,博士导师,SKA科学部主任。分别任国际SKA组织战略委员会、出资工作组、财政协定工作组等成员。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025腾冲科学家论坛开幕

  • 沪渝蓉高铁通泰扬特大桥跨太平河桥精准合龙

独家策划

推荐阅读
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
近日,由中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员丁林领衔的大陆碰撞与高原隆升团队,系统梳理了青藏高原隆升的历史细节。
2025-12-03 09:28
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
加载更多