新浪科技訊 北京時(shí)間4月22日消息，據(jù)英國(guó)媒體報(bào)道，來(lái)自全球20個(gè)國(guó)家的科學(xué)家們正在籌劃建造全世界最大規(guī)模的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，其中主要的參加國(guó)包括澳大利亞、中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、荷蘭、新西蘭、南非和英國(guó)等。一旦建成，它將極大的幫助科學(xué)家們對(duì)行星和恒星的形成過程，以及宇宙暗能量之謎進(jìn)行探測(cè)，甚至對(duì)可能存在的外星人信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽。
巨型望遠(yuǎn)鏡
這一設(shè)備取名“平方公里陣列”(SKA)，這得名于其巨大的信號(hào)采集面。但這并非意味著它具有1公里的天線口徑，而是采用上千臺(tái)較小的天線構(gòu)成陣列。
國(guó)際SKA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人理查德·史利茨(Richard Schilizzi)表示：“我們將采用較小的天線，直徑大約15米。理由很簡(jiǎn)單，這樣做的成本更低，尤其當(dāng)你考慮到你需要建造3000臺(tái)這種天線時(shí)，就要更加注重價(jià)格問題了�！�
之所以我們需要建造如此巨型的天線陣列，是因?yàn)槠溆^測(cè)的無(wú)線電波波段波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于可見光。
要保持一定的分辨率，望遠(yuǎn)鏡的口徑和所觀測(cè)波段的波長(zhǎng)成正比，即如果其工作波段越長(zhǎng)，則要保持高分辨率，其望遠(yuǎn)鏡口徑也必須越大。可見光波段的波長(zhǎng)非常小，因此幾十厘米甚至幾厘米的小口徑望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)可以獲得較高的分辨率，但是無(wú)線電波波段的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，這就要求望遠(yuǎn)鏡的口徑做的非常大，才能獲取高分辨率的數(shù)據(jù)。
英國(guó)曼徹斯特焦德雷爾班克射電天文臺(tái)(Jodrell Bank Radio Observatory)主管西蒙·加靈頓(Simon Garrington)解釋說：“由于波長(zhǎng)上的差異，如果你想要獲得和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡媲美的分辨率，你需要大概100公里口徑的射電望遠(yuǎn)鏡。很明顯，你不可能真的去建造一臺(tái)這么大的望遠(yuǎn)鏡，但是你可以建造許多較小的天線，并將它們連接起來(lái)協(xié)同工作。”
SKA建成后，其靈敏度將比世界上現(xiàn)存任何一臺(tái)設(shè)備高出50倍，分辨率高出100倍。
現(xiàn)在正有來(lái)自20個(gè)國(guó)家的科學(xué)家們?cè)谠O(shè)法進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡的建造工作。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將耗資15億歐元(約合142億人民幣)。按照計(jì)劃，工程將于2016年開工，在2020年年底前完成第一階段施工，全部工程將在2024年完成。
競(jìng)爭(zhēng)空前
世界各國(guó)對(duì)于這一大型合作項(xiàng)目選址的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。不過現(xiàn)在已經(jīng)遴選出了最終入圍的兩處候選地點(diǎn)：南非的北角地區(qū)，以及澳大利亞西部地區(qū)。
巴尼·法納羅夫(Bernie Fanaroff)是南非項(xiàng)目組的主管，他解釋說：“選址中考慮最多的就是那里的無(wú)線電干擾必須最少。附近如果有任何大功率的廣播和其他無(wú)線電信號(hào)，都會(huì)對(duì)望遠(yuǎn)鏡陣列的工作產(chǎn)生干擾。這就像是讓你在白天陽(yáng)光普照時(shí)觀測(cè)星星一樣�！�
“因此，這里不應(yīng)該有手機(jī)信號(hào)覆蓋，不應(yīng)該有很多居民，附近也不應(yīng)該有小汽車開來(lái)開去。事實(shí)上，當(dāng)我們進(jìn)行初步測(cè)試時(shí)，那個(gè)測(cè)試員附身坐在一把塑料椅子上時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和靜電就對(duì)設(shè)備靈敏度產(chǎn)生了干擾�！�
建成之后，整個(gè)陣列中大約50%的望遠(yuǎn)鏡天線將位于中央的5公里半徑內(nèi)，另外的25%將外延至200公里范圍，最后的25%將延伸超過3000公里。
在南非申辦方提出的技術(shù)方案中，這些天線中一部分將位于臨近的納米比亞、莫桑比克、馬達(dá)加斯加、贊比亞、毛里求斯、肯尼亞和加納境內(nèi)。
而澳大利亞的方案中則將由一部分天線建造于新西蘭境內(nèi)。澳方申辦團(tuán)隊(duì)主管布萊恩·伯耶爾(Brian Boyle)告訴記者：“澳大利亞方面提出的方案中，望遠(yuǎn)鏡陣列的核心位于默奇森射電天文臺(tái)(Murchison Radio Observatory)，那里是地球上最偏僻的地方之一。并且澳大利亞和新西蘭一起，可以為望遠(yuǎn)鏡陣列提供5500公里范圍內(nèi)的廣泛選址余地。”
技術(shù)先進(jìn)
根據(jù)設(shè)計(jì)，SKA陣列中將包含傳統(tǒng)樣式的，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡，從而指向天空中任意一片天區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。
但另外一些天線則將采用平板設(shè)計(jì)，而沒有傳統(tǒng)的那種拋物面天線外形。它們將構(gòu)成相位排列，借助復(fù)雜的電子技術(shù)，它們可以不用轉(zhuǎn)動(dòng)而迅速鎖定天空中的某一點(diǎn)進(jìn)行快速反應(yīng)的觀測(cè)活動(dòng)。
克里斯·山頓(Chris Shenton)是英國(guó)項(xiàng)目組的負(fù)責(zé)人，來(lái)自焦德雷爾班克射電天文臺(tái)。他補(bǔ)充道，這樣的設(shè)計(jì)還能讓天線同時(shí)對(duì)幾個(gè)不同的天區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。
他說“事實(shí)上我們可以想觀測(cè)幾個(gè)天區(qū)就觀測(cè)幾個(gè)天區(qū)，這就意味著我們可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)的工作。舉個(gè)例子，我們可以在進(jìn)行大范圍巡天觀測(cè)的同時(shí)對(duì)其中的某個(gè)天區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)�！�
不過，將這么多臺(tái)天線精確的鏈接起來(lái)可不是一件那么容易的事。比如，信號(hào)的校準(zhǔn)精度必須達(dá)到十億分之一秒，而采用的光纖長(zhǎng)度足可以繞地球兩圈。并且必需借助超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的校準(zhǔn)。但是一旦開始運(yùn)行，每一臺(tái)天線每秒將產(chǎn)生大約20G的數(shù)據(jù)，一般的電腦電腦硬盤在幾分鐘內(nèi)就會(huì)被填滿。因此，正如理查德博士所說的：“我們需要超級(jí)計(jì)算機(jī)。事實(shí)上，根據(jù)我們初步的估算，我們將需要這個(gè)星球上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)才能勝任這里的運(yùn)算量。”
寄予厚望
這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡陣列投入運(yùn)行后，將有望幫助天文學(xué)家們解答一系列重要的問題。包括行星是如何形成的？引力波如何影響宇宙大尺度結(jié)構(gòu)？以及，宇宙中最早的一批星系是如何產(chǎn)生的？
而來(lái)自英國(guó)牛津大學(xué)的斯蒂夫·羅靈斯(Steve Rawlings)則很希望這一設(shè)備能幫助理解暗能量的本質(zhì)。
“SKA是一臺(tái)強(qiáng)大的時(shí)間機(jī)器。當(dāng)你用它觀測(cè)遙遠(yuǎn)的宇宙深處時(shí)，你事實(shí)上正目睹宇宙年輕時(shí)的樣子。這樣一來(lái)，你就可以觀測(cè)到宇宙的膨脹歷史�！�
根據(jù)現(xiàn)有的宇宙理論，暗能量正導(dǎo)致宇宙加速膨脹，而如果我們能描繪出暗能量的分布地圖，我們或許就能了解這究竟是什么東西。
SKA項(xiàng)目科學(xué)家約瑟夫·拉齊奧(Joseph Lazio)來(lái)自美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。他關(guān)心的問題更加扣人心弦：能否用SKA設(shè)備來(lái)幫助搜尋外星人發(fā)出的信號(hào)？
他說：“只有借助SKA這樣規(guī)模的設(shè)備，我們才能有足夠的靈敏度曲探測(cè)圍繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)行的微小行星世界發(fā)出的微弱無(wú)線電信號(hào)。或許50年之后我們會(huì)說，是的，我們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)外星技術(shù)文明世界。”
而布萊恩對(duì)它也充滿信心：“SKA將是真正的革命性的科學(xué)設(shè)備。它將取得我們聞所未聞的重大發(fā)現(xiàn)。”
現(xiàn)在最新的消息是：英國(guó)焦德雷爾班克射電天文臺(tái)已經(jīng)擊敗來(lái)自荷蘭和德國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，被選為SKA設(shè)備的全球總部，全面負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的協(xié)調(diào)運(yùn)行。而明年，國(guó)際社會(huì)將最終決定SKA陣列的最終選址地點(diǎn)。(晨風(fēng))
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