無線電天線站藝術圖。每個站有 256 個天線，SKA-Low 望遠鏡將有 512 個站。
圖片來源：澳大利亞《對話》網站相關報道
碟形天線原型：南非站點將安裝拋物面天線。
圖片來源：英國BBC網站相關報道
科技日報實習記者?張佳欣
據英國廣播電視公司（BBC）報道，當地時間12月5日，世界最大綜合孔徑射電望遠鏡——平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）開始施工。
SKA天文臺是一項醞釀了30年的全球項目，是來自世界各地的天文學家的心血結晶。該項目包含建設兩個巨大的望遠鏡陣列：一個在澳大利亞，另一個在南非。該項目希望為天文學家提供前所未有的視野，探索“宇宙第一縷曙光”，揭示天文學中一些最神秘的問題，比如暗物質的性質和星系是如何形成的。
澳大利亞科廷大學SKA-Low首席運營科學家凱瑟琳·特羅特在《對話》雜志上發(fā)文稱，天文學家將使用望遠鏡在宇宙時間內追蹤氫氣，并在極端環(huán)境中精確測量重力。更重要的是，他們希望發(fā)現遙遠恒星周圍形成行星的云層中存在復雜的分子，這可能是宇宙其他地方生命的早期跡象。
什么是SKA天文臺
SKA由多國政府及國家研究機構聯合籌資和參與。政府間國際組織SKA天文臺總部設在英國，世界各地的合作者利用先進的計算機和軟件來挖掘望遠鏡信號。
《自然》在線版發(fā)文介紹稱，該組織目前有8個正式成員：澳大利亞、中國、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、瑞士和英國。
位于南非的望遠鏡（SKA-Mid）將使用197個射電碟狀天線來觀測從350兆赫到15千兆赫的中頻無線電波。它將研究中子星的極端環(huán)境，新形成的行星周圍的有機分子，以及迄今最大尺度上的宇宙結構。
位于西澳大利亞的望遠鏡（SKA-Low）將觀測到更低的從50兆赫到350兆赫的頻率，在74公里長的內陸地區(qū)分布著512個無線電天線站。
調諧到宇宙
經過幾十年的規(guī)劃、開發(fā)和測試，領導該項目的8個國家的代表團5日在西澳大利亞偏遠的默奇森郡和南非北開普省的卡魯舉行了儀式，標志著現場建設的開始。預計SKA將在2028年完工。
南非的SKA-Mid望遠鏡延伸約150公里。由64個碟狀天線組成的MeerKAT望遠鏡已經存在于該站點。今年初，一個國際團隊使用MeerKAT數據發(fā)布了迄今為止最詳細的銀河系中心圖像，以及銀河系黑洞發(fā)出的神秘射電暴圖像。作為擴建項目的一部分，南非政府和德國馬克斯·普朗克學會正在為望遠鏡增加另外20個天線。MeerKAT將在2027年建設結束時并入SKA-Mid。
SKA-Low望遠鏡則包含大約13.1萬個偶極天線，每個天線都類似于兩米高的電線圣誕樹。由256根天線組成的512個陣列將點綴在場地的紅沙灘上。每個站天線發(fā)出的信號將被電子組合，指向天空的不同部分，形成單一的視圖。
這些天線調諧到50兆赫到350兆赫的低無線電頻率。在這些頻率下，無線電波非常長，相當于一個人的身高。相反，偶極天線的工作方式很像電視天線，來自宇宙的無線電波會激發(fā)其金屬臂內的電子。
總體而言，這些偶極天線將提供迄今為止最深和最寬廣的宇宙視野。
凝視“宇宙黎明”
特羅特稱，SKA望遠鏡將使人們能夠看到宇宙的最開始，也就是第一批恒星和星系形成的時候。這個關鍵時期在130多億年前，被稱為“宇宙黎明”，即恒星和星系開始形成，第一次照亮宇宙。
“宇宙黎明”標志著宇宙黑暗時代的結束，這是大爆炸之后的一個時期，當時宇宙已經通過膨脹冷卻了下來。所有剩下的就是早期宇宙光線無處不在的背景光芒，以及一個充滿暗物質、氫和氦的中性原子的宇宙。
來自第一批恒星的光改變了宇宙，“撕裂”了中性氫原子中的電子和質子。宇宙從黑暗到光明，從中性到電離。
SKA天文臺將在低無線電頻率下繪制中性氫霧的地圖，這將使科學家能夠探索最早的恒星和星系的出生和死亡。對這一關鍵時期的探索是人們理解宇宙生命故事的最后一塊缺失的拼圖。
超乎想象的奧秘
科廷大學射電天文學資深博士后研究員丹尼·普萊斯博士說：“關于SKA的靈敏度，它能檢測到2.25億公里外火星上一名宇航員口袋里的手機?！备钊伺d奮的是，如果附近的恒星上有智能社會，并且擁有與我們類似的技術，SKA就可檢測到他們的無線電和電信網絡聚合“泄漏”的輻射。
除此之外，SKA-Low低頻望遠鏡還將為脈沖星的旋轉計時，并幫助人們了解太陽——人類自己的恒星，以及人們在地球上生活的空間環(huán)境。
SKA-Low負責人薩拉·皮爾斯博士表示，該天文臺將“定義射電天文學的未來50年，繪制星系的誕生和消亡圖，尋找新類型的引力波，并擴大我們對宇宙的認識”。她補充說：“SKA望遠鏡的靈敏度足以探測到繞著一顆恒星運行數十光年的行星上的信號，因此有望回答人類最大的問題：我們在宇宙中是孤獨的嗎？”
SKA被科學家描述為游戲改變者和天文學研究的一個重要里程碑。
有了這樣一個規(guī)模和力量如此強大的天文臺，人們一定能在不遠的將來做出前所未有的發(fā)現，揭開宇宙的神秘面紗。
