大型射電望遠鏡瘦身

　　 目前設計中的世界上最大的射電望遠鏡將按比例縮減，以節省資金。但天文學家表示，這可能影響該望遠鏡尋找早期宇宙之謎的能力。

　　這個名為平方公里陣列（SKA）的望遠鏡，其敏感度是當前設備的50倍，計劃花費數十億美元經費。它的最終設計方案計劃在非洲設置2000個碟形天線，以及在澳大利亞設置百萬量級的天線，其光線收集區約有1平方公里，它也因此而得名。

　　據悉，SKA的建設將分為兩個階段，SKA1階段和SKA2階段。SKA1預計將在 2023 年于南非和澳大利亞完成；SKA2將在SKA1完成后開始并將項目擴展到非洲其他國家/地區，同時澳大利亞的項目部分也將得到擴展。

　　盡管2013年該項目就曾略微“瘦身”，變成現在的南非建設194個碟形天線和澳大利亞的13萬個天線。但今年3月，SKA董事會宣布，該項目還必須想辦法減少約20%的經費，即便如此，僅SKA1建設階段項目總投入就高達約6.5億歐元。

　　而這也是南非、澳大利亞、加拿大、中國、印度、意大利、新西蘭、瑞典、荷蘭及英國等10個資助國家設置的經費上限。在近日于荷蘭舉行的SKA會議上，董事會決定為節約成本，將按比例縮減SKA1的計算機處理能力，并讓天線和碟形天線更緊湊。

　　這一新決定引起了天文學家極大關注。將望遠鏡的部件安裝在一個更小區域意味著分辨率的喪失，這可能讓SKA1無法捕捉到精美的細節。中國電子科技集團公司第54研究所首席專家、SKA天線項目總設計師杜彪介紹，在SKA的11個工作包里，天線工作包是其中最主要、最核心的部分，在50MHz-20GHz的SKA觀測頻譜中，占據從350MHz-20GHz的觀測頻譜。

　　美國國家射電天文臺臺長、天文學家Tony Beasley表示，在大多數情況下，這一變化將不會嚴重影響SKA的科研項目。但荷蘭內梅亨大學天文學家Heino Falcke認為，這可能會影響該望遠鏡觀測大爆炸后數億年里發射的微弱信號的能力。那時，宇宙中開始出現恒星和星系，并開始發光。

　　這些低頻無線電波能被位于澳大利亞的天線捕獲。而出于削減經費的考慮，這些天線簇將被分散安置于相距不超過40公里的地點，而非之前的65公里。Falcke表示，這樣一來，SKA的分辨率會變差，將難以抵御銀河系噪音干擾捕捉低頻無線電波。

　　6月，相關人員曾在英國曼徹斯特召開會議向天文學家咨詢有關問題。自那時起，天文學家也日益擔憂澳大利亞天線蝸居在一起會產生過大影響。因此，SKA組織總干事Philip Diamond表示，這可能并非最終決定：SKA工作組仍然在進行模擬工作，以確定這一變化可能的影響。

　　不過，南非西開普敦大學天文學家Roy Maartens表示，一旦天線開始建設，彼此間的距離就難以調整。但如果SKA董事會能在未來2年找到其他額外經費，那么設計方案就不用再變了。

　　Diamond提到，例如，將天線簇的間距調整到更合適的50公里，將只需要增加1400萬歐元。“我們目前的首要任務就是弄到更多的錢。”他說。

　　不過，Falcke表示，天文學家不太擔心計算能力的下降——從260千萬億次到50千萬億次。盡管這意味它將需要更長時間處理數據，但將SKA1的觀察結果轉化為圖像的限制因素將會消除軟件和算法的初始問題。他說，不管怎樣，等到開始分選工作時，該項目將升級使用新一代計算機。

　　歐洲長基線干涉測量聯合研究所所長、天文學家Huib Jan van Langevelde認為，經費削減是一個“明智的妥協”，這讓資金更靈活可用。“底線是SKA1仍將繼續進行科學轉化工作。”Maartens說。

　　Diamond則希望更多國家能加入SKA項目并注入額外資金，或者現有成員國愿意提供更多經費。但一些天文學家并不認為這些情況會出現。2014年，德國就因負擔過重從SKA項目中退出。按照估計，在SKA1建設需要的6.5億歐元資金中，德國將貢獻幾千萬歐元。

　　在SKA董事會決定如何改變設計方案以削減經費后，建設工作將在2019年中旬開始實施。但SKA仍缺乏一個政府間組織運行相關工作。Diamond表示，相關協議提出今年將準備建立此類組織，而且在工程開工前，所有成員國都需要批準該組織。

　　目前，SKA1為試觀測階段，為SKA2階段奠定工程技術、經費和科學觀測基礎；SKA2階段將進入大批量生產階段，大約包含2000-3000個天線。但第一階段后SKA經費何去何從尚無定論，但目前已初步確定將在2020年代中期進行建設。