中国首个深度参与的国际大科学工程获阶段性成果

xinwen.mobi · 发表于 2025-10-27 11:48:39

同时，中国支持科学界发起了“深时数字地球（DDE）”、“海洋负排放（ONCE）”、“人体蛋白质组导航（π-HuB）”、“国际子午圈（IMCP）”等国际大科学计划。

在国际热核聚变实验堆（ITER，又称“人造太阳”）计划中，中国同样是关键合作伙伴之一。

ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基评价：“中国在‘人造太阳’计划中发挥了至关重要的作用。”

SKA项目现场有一条特别的提示标语：“我们能听到什么，取决于这里有多安静。”

在这标语之下，一则古老的对话引人遐思：一位欧洲探险者曾对满天繁星痴迷而不解，当地部族长老劝他静心聆听——这茫茫夜空之中，星星不是一直在歌唱吗？

随着人类探测设备的不断进步，未来我们将“听到”更多宇宙的奥秘，而中国科学家将继续在这一探索宇宙的宏伟乐章中，扮演不可或缺的角色。
中国首个深度参与的国际大科学工程SKA获阶段性成果

在南非卡鲁荒漠的寂静深处，繁星低语，旷野聆听。这里，一把把“撑天巨伞”般的射电望远镜静静伫立，正捕捉着来自宇宙深处的微弱信号，开启人类探索星空的新篇章。这正是中国首个深度参与的国际大科学工程——“平方公里阵列射电望远镜”（SKA）项目的真实写照。

SKA是由全球多国共同出资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜，被誉为“地球巨眼”。作为这一耗资巨大、科技含量极高的国际大科学工程的创始成员国，中国自1993年项目倡议开始便全程参与，如今正扮演着日益重要的角色。

“世界巨眼”的宏伟蓝图

“卡鲁”在当地语言中意为“寂静之地”。这片广袤的荒漠与半荒漠地带，面积约40万平方公里，村镇稀疏，动辄相隔上百公里。大自然的鬼斧神工塑造了这里的荒凉与孤寂，却也意外地为天文观测创造了近乎完美的条件——最大限度地远离人类活动的物理干扰。

SKA采用创新的双台址方案：低频阵列位于澳大利亚西部，中频阵列则以南非为核心，并扩展至非洲南部8个国家。国际天文学联合会主席威利·本茨强调，深空探测需要尽可能屏蔽一切物理干扰，而卡鲁的寂静环境正是理想之选。

该工程的设计目标雄心勃勃：建造总接收面积达一平方公里的射电望远镜阵列，相当于140个足球场大小。建成后，其灵敏度将比现有最大射电望远镜阵列提高50倍，巡天速度提升惊人的10000倍。

从蓝图迈向现实的建设步伐

目前，SKA项目在南非与澳大利亚两处台址的首期建设均已取得阶段性成果。南非台址已建成64台天线（即先导项目MeerKAT），另有15台由中方设计承建的天线正在现场紧张装配。

从空中俯瞰，这些天线呈现出从中心向外逆时针旋臂展开的优美阵列布局。SKA中频望远镜总监林赛·马格努斯解释道，这种精心设计的布局是为了在不同频率和方向上实现更优的信号接收与连接效果。

走近观察，每台碟形天线支架高约11米，支撑起15米翼展的主反射面。SKA南非项目总机械师奥科尔特指着天线内部密布的控制线路介绍，这些天线既可手动操控，也能通过后台程序进行自动巡天跟踪，智能化程度极高。

中国贡献：从设计到装配的核心力量

在SKA项目展厅，一张以各国国旗标识参与天线建设的背景墙上，中国国旗的出现频次令人瞩目。中国电科网络通信研究院作为SKA在建中频天线结构任务的一级承包方，全面负责设计、制造、运输、集成和调试等关键环节。

马格努斯对中方承建的中频天线给予高度评价。他详细解释道，碟形天线的主反射面由66块边长3米的独立面板组成，每块面板都经过亚毫米级精度的精细调整，以确保反射面的极致光滑。而且，每块面板都依据其特定位置拥有专属曲率，这种超高精度对于有效收集来自太空的微弱无线电波至关重要。

2023年9月20日，一个标志性的时刻到来——中国参与研制的SKA项目中频天线结构首台天线正式吊装成功。这不仅是SKA进入建设阶段后的重要里程碑，更标志着中国在SKA核心设备研发中发挥了引领和主导作用，为这项国际大科学工程成功提供了关键的“天线解决方案”。

科学探索：SKA与“中国天眼”的互补合作

射电望远镜凭借其更强的穿透力、更高的分辨率及更稳定的数据收集能力，在天文观测中占据独特地位。世人熟知的“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST），代表着当前单口径射电望远镜技术的最高水平，其卓越灵敏度足以探测百亿光年外的信号。

而SKA则属于综合孔径射电望远镜的典范，它通过大量天线协同工作，组合形成等效的巨大观测孔径，相当于将地球本身变成一个“星球级镜头”来凝视星空。南非斯坦陵布什大学天体物理学部主任马寅哲指出：“SKA作为新一代技术的代表，具备广域巡天、高灵敏度、高分辨率及快速观测等显著特征。”

FAST位于北天区，SKA雄踞南天区，二者形成完美的互补格局。马寅哲进一步阐释：“FAST凭借其巨大单体口径，在观测深度和精度上无与伦比；SKA则在观测范围和效率上优势明显，但也面临着海量数据处理的严峻挑战，这使得全球合作成为必然选择。”

今年5月，合作已结出硕果。清华大学联合意大利、澳大利亚、德国等多国天文学家，利用FAST和SKA的先导项目MeerKAT，对银河系球状星团进行了高精度联合观测，成功绘制出更清晰的银河系磁场图谱。这是两大世界顶尖射电望远镜在球状星团研究领域的首次深度协作，展现了强强联合的巨大潜力。

应对数据挑战：海量信息与全球协作

SKA产生的数据量堪称天文数字——平均每秒约产生8TB数据。这些海量信息通过专用宽带实时传输至超级计算机进行处理，最终分享给全球科学家，真正体现了大科学工程的国际合作精神。

SKA天文台总干事菲利普·戴蒙德强调：“SKA是一个跨越五大洲和南北半球的独特组织。我们不仅需要观测台址的基础设施和数据传输网络，更依赖全球各大算力中心的数据处理与分析能力。”目前，已建立起各国共建共享这一新一代科学平台的有效机制。

在先导项目MeerKAT阶段，SKA已取得一系列振奋人心的观测成果：2022年首次合成出银河系中心高清照片，清晰揭示了球状超新星爆炸的壮丽图景；今年2月发现了一个规模达银河系32倍的巨型星系，为理解宇宙大型星系的起源与演变提供了新线索；今年10月，更在距离地球超40亿光年的11个星系中成功探测到中性氢信号，使科学家得以“聆听”数十亿光年外星系中气体的运动、聚集及恒星形成过程。

中国参与国际大科学工程的全景图

除了深度参与SKA，中国还积极投身于多项国际大科学计划，为全球科技进步持续贡献中国智慧。在首届“一带一路”科技交流大会上，中国提出《国际科技合作倡议》，积极践行开放、公平、公正、非歧视的合作理念，推动中国科学界为解决世界性重大科学难题贡献力量。

中国参与的国际大科学工程包括国际热核聚变实验堆（ITER，又称“人造太阳”）等。ITER组织总干事彼得罗·巴拉巴斯基曾评价：“中国在‘人造太阳’计划中发挥了至关重要的作用。”同时，中国也支持科学界发起并主导了“深时数字地球（DDE）”、“海洋负排放（ONCE）”、“人体蛋白质组导航（π-HuB）”、“国际子午圈（IMCP）”等一系列国际大科学计划。

在SKA项目现场，一条特别的提示标语发人深省：“我们能听到什么，取决于这里有多安静。”这不禁让人想起一则古老的对话：一位痴迷于满天繁星的欧洲探险者曾感到困惑，当地部族长老劝慰他静心聆听——这茫茫夜空之中，星星不是一直在歌唱吗？

随着人类探测技术的不断飞跃，未来我们将“听到”更多宇宙的奥秘。而在这一探索宇宙的宏伟乐章中，中国科学家必将持续扮演不可或缺的重要角色，与全球同行一道，共同谱写人类认知宇宙的新篇章。

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