落选天文世纪工程

落选天文世纪工程

宇宙的边缘是什么、大爆炸开始的瞬间是什么样、暗物质和暗能量到底在哪里、外星文明离我们到底有多远？要回答这些关乎人类终极eter Array，下称SKA）望远镜计划被提出，科学家谋划利用3000个直径大约在15米的碟形天线，构成聚光面积达1平方公里的望远镜网络，其灵敏度将达到现有地球上最大射电望远镜阵列的50倍，解析度则将是后者的100倍，其扫描太空的速度更是现今最大望远镜的1万倍。

这一消息让南非举国欢腾，其热烈程度堪比当年申办世界杯成功。在南非政府看来，比起世界杯通过足球让世界了解南非的作用，SKA对南非乃至非洲大陆的经济、技术的推动或将更实在。

南非的欢腾背后，衬托着中国科学家的落寞。作为SKA的发起国之一，中国曾是SKA台址的有力竞争者之一，但最终无奈出局。

花落南非

1993年，国际无线电科学联盟中，包括中国在内的10个国家提议合作建造世界最大的射电望远镜，要求望远镜的反射面积是1平方公里，当时这一计划被称为“大望远镜”(Large Telescope)计划。1999年，该计划正式改名为SKA。

按照该计划，SKA建成后，上千架射电望远镜在地面上构成的网络将类似于一幅螺旋发散的麦田怪圈图案。

整个阵列中大约50%的望远镜天线位于中央核心区的5公里半径内，另外的25%将外延至200公里范围，最后的25%将延伸超过3000公里，所有这些望远镜被等效为一个反射面积高达1平方公里的超大望远镜。

中科院国家天文台大射电望远镜实验室一名研究员称，这样大的望远镜，假如对准外星人的星球，就连外星人的电视信号都能探测得到。

不过，SKA 项目对台址的要求也非常苛刻。它需要至少100平方公里没有射电干扰的接收面积，还需要3000公里的天线阵覆盖范围，在任何一个观测站周围，都不能有任何无线电信号干扰。

澳大利亚方面提出的方案中，望远镜阵列的核心位于默奇森射电天文台(Murchison Radio Observatory)，那里是地球上最偏僻的地方之一，只有160人居住。从该地区再延伸到新西兰，这一联合地址为获取最佳的图像分辨率提供了绝无仅有的5500公里的基线。

在南非提出的技术方案中，南非可以在北开普省卡鲁盆地的卡那封附近提供至少150平方公里的无干扰面积，外围接收站将分别位于临近的纳米比亚、莫桑比克、马达加斯加、赞比亚、毛里求斯、肯尼亚和加纳境内。

南非科技部部长纳莱蒂·潘多尔 ( Naledi Pandor)女士告诉财新记者，南非的《天文地理优势法案》为北开普省观测天文活动地区提供了保护。它为这些地区屏蔽掉了长波段射频频谱，对SKA的运作起到了关键作用，这一法案对南非竞标SKA起到了十分重要的作用。

卡鲁位于南非西部广袤的沙漠地区，历来是天文研究的绝佳地点，为了申建成功，南非已经开始在这里建造“南非台地阵望远镜”(Meer KarooArray Telescope，下称MeerKAT)，这座强大的射电望远镜拥有80个碟形接收器。MeerKAT最早将于2014年投入试运行。

为增加成功的砝码，南非还投资1040万欧元建设了超高速宽带，这条光纤连接的传输速度高达10GB/秒，完全可以满足SKA的带宽需求，以便研究人员实时获得数据。

按照该方案，这项工程将拆分到南非和澳大利亚两地建设，而不是像原计划那样在其中一地建设。该项目中三分之二的天线将建在南非和非洲其他地区，另三分之一的天线将建在澳大利亚和新西兰。

SKA项目一旦竣工，将为天文学家提供一个全新的工具，呈现出星系中令人难以置信的细节。

SKA项目科学家、美国宇航局喷气推进实验室的约瑟夫·拉齐奥（Joseph Lazio）认为，SKA能够发现地球以外世界的无线电信号，也许在50年内，人类便可发现另一个在科技方面与我们相当接近的文明。

中国缘何出局

2009年7月11日，中科院院士、原国际天文学联合会副主席叶叔华在上海科技馆作演讲时透露，为了争取国际最大规模的射电望远镜合作计划来华，中国正在贵州省“筑巢引凤”，建设全球最大的射电望远镜。他所指的“巢”就是FAST，所要引的“凤”就是SKA。

但是中国的“巢”，最终没有引来“凤”。从20年前就代表中国参与SKA项目的国家天文台研究员彭渤告诉财新记者，SKA想法上世纪90年代初被提出，主要目的是寻找早期宇宙成因的证据。当时希望在300公里范围内布阵，但是随着参与国的增加，有了20个国家的67个研究所，大家的想法就更多。到初步选址前的2006年，已经变成在3000公里范围内布阵。在没有无线电干扰的环境要求上，“300公里范围对中国来说已经很勉强，3000公里外的观测站周围也要求没有无线电信号的话，没人相信中国能做到这一点，这是一个致命的问题。”彭渤说。按照3000公里的要求，中国最遥远的观测站需要选择在乌鲁木齐，但乌鲁木齐是个城市，观测条件不会十分理想。

彭渤称，实际上，刚开始的测评，无线电波环境最好的是中国，但是没人相信中国的环境能保持50年至100年。据彭渤透露，外国专家曾对他说，即便有中国领导人的签字，他们也不敢确信，毕竟中国太大，领导层的兴趣是否会改变谁也说不准。

对于落选SKA，彭渤略显遗憾，作为21世纪最大的国际天文工程，该项目对带动选址国的经济、科教的作用是非常明显的。不过，他认为：“不管望远镜放在哪儿，中国既是首创国，又是参与国，最后望远镜完成后的指标如何，取决于大家的合作，对于科学上的贡献，将是全人类的成果。”

事实上，SKA的各个成员国将充分参与这一项目。财新记者获悉，中国电子科技集团54所将参与碟形接收器的建设。另外，SKA组织目前还与成员国之外的印度，在高性能数据处理和电脑系统上展开了合作。申建成功后，纳莱蒂·潘多尔在接受财新记者采访时称，她知道中国建设了射电望远镜FAST以争取SKA。她表示，中国落选台址竞争并不等于FAST与SKA就没有了任何联系，SKA建成后，FAST可以与其进行联网并成为一个观测站。

非洲的福音

2011年财新记者在美国首都华盛顿参加美国科学促进会年会期间，曾看到来自南非的政府工作人员在分发南非申建SKA的材料，并盛情邀请各国记者参加他们的发布会。与非洲国家的热情相比，SKA在中国的热度并不大。

“有人已经将 SKA 项目对于南非的意义与刚刚过去的南非世界杯相提并论，这绝非没有道理。”南非国际营销理事会首席执行官米勒·马托拉（Miller Matola）说，正如2010年南非世界杯一样，SKA 项目不仅再次将南非推到世界舞台的聚光灯下，还会推动南非进一步改善基础设施，而从长远来看，能够令世界各地的科研团体获益，同时拉动经济增长、提高教育水平和技能，最终造福于南非以至整个非洲大陆。

纳莱蒂·潘多尔告诉财新记者，借申建 SKA 项目的契机，南非政府推出了一项全面的人才培养计划，支持物理学、天文学、工程学和信息通信技术领域的学生，2005年至今，共批准了263 笔奖学金。此外，据她所知，非洲其他国家的大学，如博茨瓦纳大学、马达加斯加安塔那利佛大学和莫桑比克爱德华·孟德兰大学等也专门开设了天文学和天体物理学方面的专业课程。

她表示，SKA带来的挑战，提高了南非学术界在科技领域的竞争力；人才发展项目激励了南非学生学习物理、数学和工程学，有人甚至修到了博士学位。“更长远地看，人才发展项目将会把南非的劳动力带上另一个层次，南非的发展将受益于这些有知识的人。”她说：“我们希望修建SKA不止对南非有益，更dash;—在此刻，最大的赢家是全球的科学事业。对南非和我们的非洲合作伙伴们来说，这标志着进入了一个新纪元——非洲的科研能力已经进入了国际领先水平。”

获悉申建SKA成功后，南非工商业协会主席内仁·劳（Neren Rau）表示，作为世界最大的望远镜，SKA建设将极大推动南非知识经济的发展，尤其是在高端工业技术上，国际上的先进技术将帮助南非解决制造业上的许多困难。

南非总统祖马也在申建SKA成功后发表了贺词，并着重指出，非洲确实在崛起，南非有信心帮助非洲大陆和整个世界实现这个梦想。