世界最大射电天文望远镜落户南非

郑瑟

　　卡那封是位于南非开普地区卡鲁盆地中部的一个名不见经传的小镇，20世纪50年代全球羊毛价格上涨时这里曾出现过短暂的繁荣。寂寥无闻的小镇现在声名鹊起，这里正成为全球科学与天文学的中心，世界最大射电天文望远镜——“平方公里阵列”射电望远镜(简称“平方公里阵列”)已经落户此地。

　　20世纪90年代，来自全球20个国家的科学家们在一起筹划建造全世界最大规模的射电望远镜阵列，也就是"平方公里阵列"。其中主要的参加国包括澳大利亚、中国、法国、德国、意大利、荷兰、新西兰、南非和英国等。一旦建成，它将极大的帮助科学家们对行星和恒星的形成过程，以及宇宙暗能量之谜进行探测，甚至对可能存在的外星人信号进行监听。

　　"平方公里阵列"得名于其巨大的信号采集面。这并非意味着它具有1公里的天线口径，而是采用上千台较小的天线组成阵列。SKA建成后，其灵敏度将比世界上现有(截止到2012年)的设备高出50倍，分辨率高出100倍。 该项目预计耗资15亿欧元(约合142亿人民币)。按照计划，工程2016年开工，在2020年年底前完成第一阶段施工，全部工程在2024年完成。

　　据介绍，“平方公里阵列”是当前世界上准备建造的最大和最快的天文望远镜，拥有3000个直径15米抛物面蝶形天线和250组中频和低频孔径阵列，分布范围大于3000公里，光线收集区总面积约1平方公里，因此得名“平方公里阵列”。

　　“平方公里阵列”的建设工地是在距离卡那封小镇80公里的深山中，只有一条土路可以通向那里。除了沿路特高压线和电线杆上的巨大鸟窝，大山里几乎看不到人烟。

　　“平方公里阵列”项目经理森曼向本报记者介绍，该项目最初是20世纪90年代由包括中国在内的20个国家的70家科研机构提出并筹划投资设计的，项目预计耗资16亿美元，主体建在南非，其他部分分布在非洲8个国家、澳大利亚和新西兰，总部暂时设在英国曼彻斯特大学卓瑞尔河岸天文台。

　　按照计划，该项目将在2016年开工，2024年完成，而实际上本报记者在工地上看到，第一组蝶形天线已开始建造。森曼介绍，到2014年底，首批4个蝶形天线将安装在卡鲁地区，到2016年底所有64个蝶形天线将安装完毕，全部的安装调试工作将于2017年结束。

　　为防止震动和静电对设备灵敏度产生干扰，“平方公里阵列”选址和建设条件极为苛刻，附近不能有广播和其他无线电信号，不能有太多居民，不能有汽车往来，还需要足够平坦、空旷的场地安装蝶形天线。记者在远离数公里外遥望建设工地，附近竖立着禁止手机信号的广告牌。

　　本报记者在其网站上看到“平方公里阵列”的惊人性能，它能探测10光年之外的雷达信号，观测到130多亿年前宇宙大爆炸开始不久的宇宙现象，中央计算机处理能力相当于1亿台台式机，单日收集的数据如果在iPod上播放需200万年完成，每天传输的数据超过目前全部互联网流量，使用的光纤足够环绕地球两圈。

　　据森曼介绍，这是一项国际大科学工程，是国际天文学界建造的世界最大综合孔径射电天文望远镜，频率覆盖70兆赫兹至25吉赫兹频段，建成后比目前最大的射电望远镜EVLA灵敏度提高约100倍，搜寻速度提高约1万倍，将为人类认识宇宙提供巨大机遇。在本世纪将至少保持30年的领先地位。

　　“平方公里阵列”为天文学家提供了一个全新的工具，引领射电天文学革命。它有助于验证爱因斯坦的相对论，让天文学家了解更多早期宇宙史;有助于解释生命的起源、帮助探查外星生命的存在等。其主要使命是收集从宇宙大爆炸到星系出现前所谓“黑暗时期”的信息，研究星系、恒星的产生和发展，研究充斥宇宙大部分的暗能量和暗物质性质。它涉及天文、无线电、信息科学、力学、机械、计算数学与系统科学、土木工程等众多领域，集成众多高科技成果。森曼表示，“平方公里阵列”也面临很多困难，如资金筹措、国际协调、非洲教育落后、科技投入不足等。

　　中国驻南非大使馆科技处参赞黄伟对本报记者说，中国全程参与了“平方公里阵列”科学目标探讨、关键技术及相关路线图全球协调。“平方公里阵列”是我国继国际热核聚变实验堆计划后参加的第二个国际大科学工程，这将提升国内相关领域自主创新能力，促进高科技产业发展，成就国际大科学工程“中国制造”和“中国创造”的里程碑，也是我国天文学全面提升的机遇，更是当今最重要的国际合作机会之一。

　　纳米比亚已建成高能立体视野望远镜，布基纳法索和埃塞俄比亚也正在建设新的望远镜，未来数十年“平方公里阵列”将掀起非洲大陆天文学发展热潮，南非天文台台长托德表示。不仅如此，“平方公里阵列”正在惠及当地经济。卡那封镇外巨大的“平方公里阵列”广告牌表明了天文学给小镇带来的变化。镇上现在开通了每周一次的航班，主要运送科学家。人口不足6000人的小镇也上了电视台的天气预报。南非总统祖马在视察卡那封后表示，政府将在此规划建设北开普省第一所大学。

　　“20年前我来到这里时，卡那封几乎是一座无人居住的地方”，镇上的第一位房地产经纪人格利特对本报记者说。而现在镇上餐饮、住宿和房地产正因天文学繁荣起来。瓦库迪餐馆老板皮特兴奋地对本报记者说，店里顾客猛增70%。“这像打了一剂强心针，现在镇上的生意越来越红火。”

　　“住宿的需求不断增长，在这个时间，我每天都得向投宿的人介绍其他旅店，”卡那封旅店老板霍夫曼说。他将主街上的一处房产改造为精品酒店，同时将隔着一条街的老宅进行装修，变成拥有21间客房的家庭旅馆。霍夫曼告诉本报记者，6年前，一栋房子用不了10万兰特(1美元约合11兰特)就能买下，现在售价已超过100万。

　　天文学甚至影响到了当地宾馆和饭店的名字，主街道有家旅馆兼饭店用“平方公里阵列”望远镜的名字命名。店面不大，但干净整洁，既做匹萨又做烧烤。“你能感觉到小镇的不同，”饭店老板文尼克告诉本报记者，“你绝对能感觉到镇里的活动在增加，现在项目才开始，很难说给当地带来的影响到底会有多大。”

　　正在店里招呼客人的服务员莉文娜告诉本报记者，她原来在开普敦打工，从2013年开始回到家乡工作，这样既可以避免外面劳顿之苦，也可以就近照顾孩子上学。

　　记者在早上开车离开卡那封，清晨的阳光斜射在教堂的塔尖上，镇上已经聚集起一群等待“平方公里阵列”项目招聘的人。此时记者想起森曼的话：“科学的气息正在唤醒这个沉睡的农牧业小镇，为其带来新的生命。”

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