【直击SKA首台天线出厂】全球最大射电望远镜阵列SKA首台天线在河北启动
中国电科54所为“地球之眼”提供天线解决方案
全球最大天线阵列射电望远镜首台天线在石启动
标志着我国在SKA核心设备研发中开始发挥引领和主导作用
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为在工程现场矗立的SKA首台天线样机。 记者耿辉摄
河北新闻网2月6日讯（记者郭伟、张怀琛）“用世界上最大的天线阵列射电望远镜探索宇宙”，今天，高挂在平方公里阵列射电望远镜（SKA）首台天线出厂仪式现场的标语振奋人心。下午3时许，在位于石家庄鹿泉区的中国电科54所工程现场，随着中国电科54所所长张桂华启动天线按钮，由我国主导研发、被称为“地球之眼”的国际大科学工程——平方公里阵列射电望远镜（SKA）首台正样样机（SKA-P）宣布正式出厂启动。这标志着我国在SKA核心设备研发中开始发挥引领和主导作用，并在国际大科学工程中为世界成功提供“天线解决方案”。
“SKA将开辟人类认识宇宙的新纪元。”由SKA组织、SKA中国办公室主办，中国电科54所、中国科学院国家天文台等承办的出厂仪式现场，有关专家介绍，SKA总接收面积达一平方公里,相当于140个足球场大。它将分布在位于澳大利亚、南非及非洲南部8个国家的无线电宁静区域，在约3000公里的广袤荒野中，将建设2500面15米口径反射面天线。从空中望去，它就像静静伏在地球表面的一只巨大“海星”，延伸着长长的“触角”，倾听来自宇宙最深处的声音。
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为在工程现场矗立的SKA首台天线样机。 记者郭伟摄
这一人类有史以来最庞大的科学工程绝非一国之力可以完成。SKA约有来自20个国家、上百所大学和科研机构的天文学家和工程师参与其中，是由多国合作、共同出资的国际大科学工程。
今天启动的SKA-P是中国电科54所主导研制的SKA首台正样样机。在10米高的底座上，它就像一只机敏灵活的“大耳朵”，俯仰之间，可从15°到90°缓缓扫过天际；水平转动，可左右270°从容巡视天空。SKA总干事菲利普·戴尔蒙德对于这一天线给予高度评价。
这是一只精密的“大耳朵”。它包含主副两个反射面，主反射面是一个15×20米的长六边形，面积达235平方米，超过半个篮球场大，由66块曲率各不相同、边长约3米的三角型面板拼装而成，单块三角型面板精度可达0.1毫米。
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为出厂仪式现场。 记者耿辉摄
这是一只灵敏的“大耳朵”。在重力、温度和风载荷影响下，其俯仰工作范围内，主反射面的精度可达0.5毫米，副反射面精度可达0.2毫米。反射面的精度直接影响天线的灵敏度，SKA-P的工作频率为0.3-20GHz。同时，它还采用高电磁屏蔽天线座架设计，实现了160dB的高电磁屏蔽指标，从而使天线能更加专注地倾听来自宇宙的声音。
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为天线正式启动。 记者耿辉摄
这是一只强大的“大耳朵”。它采用了全数字高精度伺服驱动控制系统、高精度座架和天线结构的保型设计，实现了千分之三度的高指向精度，当接收到观测指令时，它能精确地指向待测目标。同时，分布在3000公里范围的几千面天线还能同步对准同一观测目标，并持续同步跟踪观测，实现最大接收效率，真正做到了“步调一致听指挥”的高指向一致性。
灵敏度和巡天速度是评判射电望远镜优劣非常重要的两个指标。灵敏度越高，天线就“看”得越远，探测宇宙的能力也越强；巡天速度越快，天线“扫描”和“观测”同一天区的速度就越快，工作效率也就越高。综合两方面因素，SKA建成后将成为地球上最大、最先进的科学设施，比目前最大的射电望远镜阵列——美国EVLA的灵敏度提高50倍、巡天速度提高10000倍。
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为出厂仪式现场。 记者耿辉摄
透过SKA这只巨大的“地球之眼”，人类将有望观察到天空中从未被发现过的细节。宇宙的“第一缕曙光”在哪里？第一个恒星和星系是如何形成的？暗能量究竟是怎样的一种神秘力量？爱因斯坦是对的吗？当然还有无数人渴望得到解答的那个问题：我们在宇宙中是孤独的吗？有专家称，通过SKA“绘制”的宇宙“图景”，人类或将颠覆对宇宙和基本物理定律的理解。
2011年，包括我国在内的7个创始成员国联合成立了SKA独立法人机构SKA组织（SKAO），并在英国设立总部。目前，SKAO已发展至10个成员国，另有多个国家正在申请加入。
2月6日下午，由中国主导研制的国际大科学工程SKA首台天线在石家庄出厂。图为天线正式启动。 记者郭伟摄
2013年，SKAO向全球发布包括基础建设在内的11个工作包任务，其中天线工作包是其中最主要、最核心的部分。同年，SKA反射面天线工作包联盟成立。为更好地发挥中方优势和作用，SKA中国办公室应运而生，由中国电科54所和国家天文台共同组建射电天文技术联合实验室，代表我国参与SKA反射面天线的设计研发。2015年11月，SKA反射面天线工作包联盟在加拿大召开国际专家评审会，中国电科54所提交的SKA天线初步设计方案，因在性能、技术成熟度、工程可实施性和成本等方面的显著优势，最终被宣布为SKA后续研发唯一设计方案。从此，在SKA国际大科学工程中，我国正式从跟跑进入领跑，开始为世界提供“天线解决方案”。
SKA天线样机（资料片）
2016年12月，由中国电科54所提交的SKA天线详细设计方案顺利通过评审，进入天线样机制造阶段。综合考虑天线的性能和成本，通过千百次的建模计算、结构优化、仿真测试、工艺试验，SKA首台天线具备了高性能、轻量化、低功耗、低成本、易安装、易测试、日常维护简便、使用寿命长、易批量生产和运输的特点，体现了我国在天线领域的技术优势、智慧和能力。由于我国在SKA反射面天线中的突出贡献，2017年10月，在多国的激烈竞争博弈中，我国射电天文技术联合实验室成为SKA反射面天线工作包联盟的牵头单位作，全面领导SKA工程核心设备研发，体现了我国在射电天文领域的技术创新和突破。
