將成21世紀(jì)最大科學(xué)計(jì)劃一部分，拓展對(duì)宇宙自然法則認(rèn)知
新的澳大利亞平方公里陣列探路者具有36架天線，每架天線直徑為12米。
圖片來(lái)源：CSIRO Australia/Terrace Photographers
澳大利亞于10月5日宣布建造完成了它所承諾的全世界功能最強(qiáng)大的射電巡天望遠(yuǎn)鏡。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織的天體物理學(xué)家Brian Boyle表示，這架名為“澳大利亞平方公里陣列探路者”(ASKAP)的望遠(yuǎn)鏡將為天文學(xué)家了解黑洞、形成恒星的氣體云，以及最奇異的天體提供前所未有的信息，“從而向外擴(kuò)展我們對(duì)于宇宙自然法則的認(rèn)知邊界”。
ASKAP建造于西澳大利亞州的默奇森射電天文學(xué)天文臺(tái)，它由36架天線構(gòu)成，每架天線直徑為12米。Boyle指出，利用其寬廣的視野以及高速的數(shù)據(jù)采集能力，這一陣列能夠用兩張圖像以及5分鐘的觀測(cè)時(shí)間捕獲星系的視圖，而之前則需要400張圖像以及兩年的觀測(cè)時(shí)間來(lái)組裝這些觀測(cè)結(jié)果。他說(shuō)，用ASKAP進(jìn)行觀測(cè)可以將效率提高“許多量級(jí)”。并且其研究成果還可以供全球科學(xué)家使用——來(lái)自全世界150家研究機(jī)構(gòu)的350位科學(xué)家將參與該陣列首個(gè)5年計(jì)劃的觀測(cè)項(xiàng)目。其日程包括對(duì)距離地球20億光年以?xún)?nèi)的星系進(jìn)行一次普查、研究宇宙磁場(chǎng)、尋找黑洞，以及觀測(cè)脈沖星和類(lèi)星體。
從2016年開(kāi)始，作為全世界最大以及最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡——平方公里陣列(SKA)——的一部分，ASKAP還將豎立起另外60架天線。SKA將由兩大陣列構(gòu)成——設(shè)在南部非洲的陣列將采集高頻信號(hào)，而澳大利亞/新西蘭陣列則負(fù)責(zé)低頻信號(hào)。澳大利亞科學(xué)部長(zhǎng)Chris Evans表示：“ASKAP是一個(gè)非常重要的科學(xué)項(xiàng)目，而且當(dāng)它作為SKA的一部分時(shí)將變得更為重要，后者將成為21世紀(jì)最重大的科學(xué)計(jì)劃之一。”
這些天線、用來(lái)處理數(shù)據(jù)的一部超級(jí)計(jì)算機(jī)，以及連接用光纖和其他基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)銷(xiāo)總共為4億美元。Boyle表示，科學(xué)觀測(cè)將在今年年底開(kāi)始，而第一批研究成果則很可能在12個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生。
SKA的目標(biāo)是建造一個(gè)采集區(qū)域達(dá)1平方公里的射電望遠(yuǎn)鏡。它將由在數(shù)千公里的范圍內(nèi)散布的數(shù)千架碟形天線和其他天線構(gòu)成。之前南非和澳大利亞/新西蘭已經(jīng)建造了所謂的前身陣列，以證明它們的能力，而如今這些陣列將被整合到兩個(gè)SKA陣列中去。
南非的MeerKAT陣列最終將由64個(gè)碟形天線構(gòu)成。預(yù)定于2016年開(kāi)始的SKAⅠ期將另外增添190架天線，從而形成一個(gè)254強(qiáng)陣列，聚焦高靈敏度深度探測(cè)。而澳大利亞研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)先驅(qū)性地在他們的天線中使用了一種新的探測(cè)器——相控饋給信號(hào)，后者特別適合進(jìn)行高速觀測(cè)，從而也將成為澳大利亞天線的焦點(diǎn)。
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SKA是世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，這個(gè)在20世紀(jì)90年代提出的項(xiàng)目得名于其巨大的信號(hào)采集面。這并非意味著它具有1公里的天線口徑，而是采用上千臺(tái)較小的天線組成陣列。SKA建成后，其靈敏度將比世界上現(xiàn)有的設(shè)備高出50倍，分辨率高出100倍，將會(huì)給射電天文學(xué)的研究帶來(lái)革命性變化。
SKA的選址至少要滿(mǎn)足兩個(gè)要求：一是遠(yuǎn)離無(wú)線電波干擾，二是足夠開(kāi)闊平坦。在城市里，受晚上燈光的影響，人們很難觀測(cè)星星。同樣道理，射電望遠(yuǎn)鏡會(huì)受到無(wú)線電波干擾。因此必須盡可能遠(yuǎn)離無(wú)線電波，將其安裝在人煙稀少的地方。當(dāng)然，還需要足夠平坦、空曠的場(chǎng)地來(lái)安裝。
