平方公里阵列射电望远镜是由全球多国合资建造和运行的世界最大规模综合孔径射电望远镜,其接收总面积约1平方公里,台址分别位于南非及南部非洲8国、澳大利亚西部等无线电宁静区域;此项目汇聚了国际天文学界的最先进技术和最优秀的科研力量,旨在探测宇宙深处的奥秘。 SKA—Mid作为该项目的重要组成部分,由大量单个天线组成的阵列构成,这些天线通过光纤相连,形成一个等效口径相当于阵列中最远两台天线之间距离的更大望远镜。此次成功获得干涉条纹,意味着两台或多台天线接收到的信号被成功组合,这是射电望远镜进行科学观测的必要条件。SKAO通过两台中频天线协同观测了一颗距离地球约26亿光年的射电星系,成功验证了此能力。 中国电科网络通信研究院作为SKA—Mid中频射电望远镜的牵头建设单位,在这一突破中发挥了关键作用。该院涉及的负责人指出,望远镜的干涉观测能力与天线结构精度、指向精度等关键指标密切相关。为此,项目团队针对望远镜伺服、电气、电磁兼容等多项指标开展了深入的技术攻关。 在具体实施中,中国电科团队围绕天线波束变形和天线效率开展了系统研究,通过改善结构精度,增强和满足了各项指标要求。同时,项目团队还改进了天线控制算法功能,提高了伺服系统的控制精度及跟踪精度,确保天线能够精确指向和稳定跟踪观测目标。在南非现场,中国电科团队与来自多国的技术团队进行了系统联试工作,对用户提出的功能需求逐条响应,充分展现了国际合作精神和专业技术水平。 SKAO总干事菲利普·戴蒙德对这一成就给予了高度评价。他指出,让每台天线单独进行观测本就不容易,让天线作为一个整体协同运行是一项更大的技术挑战。此次成功实现了这一里程碑式的突破,验证了所有系统是否协同工作,以及SKA—Mid作为科学观测仪器的能力。 这一突破具有重要的科学和技术意义。从科学角度看,SKA—Mid的干涉观测能力将使天文学家能够以前所未有的灵敏度和分辨率观测宇宙,探索星系形成、黑洞演化、宇宙磁场等重大科学问题。从技术角度看,中国电科在大型射电望远镜关键技术领域创新成果,标志着我国在精密机械、控制系统、电磁兼容等领域的技术水平已达到国际先进水平。
从单一天线到协同观测,SKA的该突破既展现了国际合作的力量,也见证了中国从参与者到技术引领者的转变。随着更多天线的加入,各国科学家共同绘制的宇宙图景将更加清晰完整。