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科學(xué)家建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列 光纜長(zhǎng)度可繞地球兩周 2030年底投入使用 這個(gè)巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列名為“平方公里陣列”(以下簡(jiǎn)稱SKA)，“平方公里”這個(gè)名字就是為了突出其所覆蓋面積之大。SKA并不是一個(gè)直徑達(dá)到1公里的射電碟形天線，而是由數(shù)千個(gè)較小的碟形天線構(gòu)成。國(guó)際SKA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人理查德·斯基利齊表示：“碟形天線將采用橢圓形設(shè)計(jì)，直徑大約在15米左右，由于造價(jià)必須低廉加之所需數(shù)量多達(dá)3000，它們的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單�！� 之所以建造一個(gè)如此巨大的陣列的原因在于：無(wú)線電波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)可見(jiàn)光。一架光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)波長(zhǎng)可達(dá)到10毫米，將其“放大”到射電天文學(xué)研究需要的厘米波長(zhǎng)遭遇挑戰(zhàn)。e-Merlin望遠(yuǎn)鏡陣列——座落于英國(guó)曼徹斯的喬德萊爾·班克射電天文臺(tái)——負(fù)責(zé)人西蒙·加林頓指出：“為了獲得與先進(jìn)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡同樣的觀測(cè)細(xì)節(jié)，你需要鏡面直徑100公里的望遠(yuǎn)鏡。很顯然，你不可能建造一架口徑100公里的望遠(yuǎn)鏡，但你可以建造一個(gè)望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)將它們連接在一起達(dá)到同樣的效果。” SKA的靈敏度將達(dá)到目前地球上任何射電望遠(yuǎn)鏡陣列的50倍，解析度則將是后者的100倍。迄今為止，來(lái)自20個(gè)國(guó)家的參與者已經(jīng)投入15億歐元(約合20億美元)。這一項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2024年前后完工，但真正投入使用還要等到2030年底。 南非和澳大利亞成首選 SKA陣列建造地點(diǎn)的爭(zhēng)奪異常激烈，最被人看好的提議有兩個(gè)，一個(gè)是澳大利亞西部，另一個(gè)是南非的北開(kāi)普省。SKA項(xiàng)目南非負(fù)責(zé)人伯尼·法納羅夫表示：“最為重要的是找到一個(gè)受無(wú)線電傳輸干擾極小的地區(qū)。如果建造地附近存在任何強(qiáng)廣播信號(hào)，那就像是在太陽(yáng)升起時(shí)觀察天空中的星星一樣。你不希望被手機(jī)信號(hào)覆蓋，也不希望周圍有很多人和汽車存在。我們?cè)谶M(jìn)行最初的測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，就算是坐到一個(gè)塑料椅上這樣微不足道的事情也會(huì)產(chǎn)生干擾。” 在完成的陣列中，大約有50%的碟形天線位于中部5公里范圍內(nèi)，25%位于向外200公里范圍內(nèi)，最后的25%則位于最外部3000公里范圍內(nèi)。根據(jù)南非的提議，碟形天線將建在納米比亞、博茨瓦納、莫桑比克、馬達(dá)加斯加、贊比亞、毛里求斯、肯尼亞和加納。根據(jù)澳大利亞的提議，這個(gè)陣列將最遠(yuǎn)延伸至新西蘭。競(jìng)標(biāo)負(fù)責(zé)人布萊恩·博伊勒表示：“澳大利亞建議的核心地點(diǎn)默奇森射電天文臺(tái)座落于地球上一個(gè)人口最為稀少的地區(qū)。選擇澳大利亞和新西蘭可以讓望遠(yuǎn)鏡陣列覆蓋5500公里的區(qū)域�！� 光纜長(zhǎng)度可繞地球兩周 SKA陣列的天線包括傳統(tǒng)曲面碟形天線，能夠?qū)o(wú)線電波聚集，其他天線則為平板式天線。這個(gè)陣列將以一個(gè)相控天線陣的形式投入工作，由于采用先進(jìn)的電子設(shè)備，將時(shí)間間隔以及到達(dá)陣列不同區(qū)域的相同無(wú)線電信號(hào)等因素考慮在內(nèi)，SKA陣列無(wú)需移動(dòng)便可立即定向。 SKA項(xiàng)目籌備階段英國(guó)負(fù)責(zé)人、喬德萊爾·班克天文臺(tái)的克里斯·申頓表示，這允許望遠(yuǎn)鏡一次觀測(cè)不同方向�！拔覀兛梢园凑兆约旱男枰^測(cè)很多方向的無(wú)線電波，這是一種優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。例如，我們可以對(duì)一個(gè)無(wú)線電波進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)另一個(gè)進(jìn)行非常詳細(xì)的觀測(cè)�！� 然而，構(gòu)建這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)絕非易事。信號(hào)同步精度必須達(dá)到十億分之一秒，所需光纜數(shù)量也是一個(gè)驚人數(shù)字，連接在一起的長(zhǎng)度可繞地球兩周。完成連接工作之后，電腦還要對(duì)每一對(duì)碟形天線進(jìn)行比較。每架望遠(yuǎn)鏡一秒鐘可產(chǎn)生大約20GB數(shù)據(jù)，足以在短短幾分鐘內(nèi)裝滿存儲(chǔ)量最大的電腦硬盤。斯基利齊說(shuō)：“我們需要擁有巨大的數(shù)據(jù)處理能力，根據(jù)我們的估計(jì)，只有世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)才能勝任這項(xiàng)工作�！� |
