經過 30 年的規劃和談判，世界最大射電天文觀測臺——平方公里陣列（SKA）的建設於本週開始。這個巨型儀器——將在澳大利亞和非洲廣闊的場地建造——將收集天體發出的無線電訊號，並有望揭示天文學中最神秘的一些問題，例如暗物質的本質以及星系是如何形成的。
週一，天文學家和當地社群將前往南非北開普省和西澳大利亞的偏遠地點，與負責望遠鏡的政府間組織 SKA 天文臺（SKAO）的官員一起慶祝這一里程碑。
“我們基本上是在為未來 50 年奠定這個儀器的基礎，”位於南非開普敦的南非望遠鏡主管林賽·馬格努斯說。“這是令人興奮的部分——這是一個長期的遺產。”
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多年的努力
2012 年，決定最初設想的單個巨型望遠鏡將由兩個儀器組成，一個在南非，一個在澳大利亞。天線之間的大距離及其龐大的數量意味著望遠鏡——分別稱為 SKA-Mid 和 SKA-Low——將以前所未有的靈敏度接收無線電訊號。SKA-Low 將探測 50 兆赫和 350 兆赫之間的頻率，SKA-Mid 將接收 350 兆赫和 15.4 吉赫之間的頻率。兩者都是干涉儀，其中許多碟形天線共同充當單個望遠鏡。
SKA 將分階段建造，第一階段耗資 13 億歐元（14 億美元），預計將於 2028 年完成。另外 7 億歐元已指定用於未來十年望遠鏡的運營成本。最終目標是在南非和非洲合作伙伴國家擁有數千個天線，在澳大利亞擁有 100 萬個天線，總收集面積為一平方公里。第一階段約佔計劃總專案的十分之一。
SKA-Low
位於澳大利亞的 SKA-Low 望遠鏡將包含約 131,000 個天線，每個天線都像一棵兩米高的金屬絲聖誕樹。超過 500 個由 256 個天線組成的陣列將點綴在被稱為 Inyarrimanha Ilgari Bundara 的紅色沙地上，即 CSIRO 默奇森射電天文臺。“Inyarrimanha Ilgari Bundara”是土地的傳統所有者 Wajarri Yamaji 選擇的名字，意思是“分享天空和星星”。
本月早些時候，Wajarri Yamaji 和澳大利亞政府註冊了一項土地使用協議，允許在 Wajarri Yamaji 土地上建造望遠鏡。Wajarri Yamatji 社群成員德斯·蒙古說，當地人將擔任遺產監護人，並在整個施工過程中陪同 SKAO 官員進行任何地面擾動。他期待著工程的開始。“一旦他們開始施工，Wajarri 人將有機會參與就業和商業機會。”
科學家們也渴望天線開始收集資料。“[SKA-Low 的] 靈敏度將使我們能夠比我們迄今為止所做的任何事情更詳細地觀察遙遠的宇宙，”位於澳大利亞悉尼的聯邦科學與工業研究組織 (CSIRO) 的空間和天文學主管道格拉斯·博克說。“這尤其令人興奮，因為我們對宇宙的最初十億年知之甚少。”
但位於珀斯的 SKA-Low 望遠鏡主管莎拉·皮爾斯預測，最令人興奮的科學將是“我們在設計望遠鏡時甚至不知道存在的”現象。首批四個陣列將於 2024 年開始收集資料，所有陣列將於 2028 年完成。
南非的天線
週一，還將開始準備建造首批巨型 SKA-Mid 天線。這些天線將形成一個由 197 個天線組成的集合，延伸約 150 公里，位於南非乾燥的卡魯地區。其中四個將於 2024 年完工，到 2028 年將增加更多。
南非的 64 碟 MeerKAT 望遠鏡已經存在於該地點，並將被納入 SKA-Mid。2022 年初，一個國際團隊使用 MeerKAT 資料釋出了我們星系銀河系中心迄今為止最詳細的影像，以及從星系黑洞發出的神秘無線電絲的影像。作為擴充套件專案的一部分，南非政府和德國馬克斯普朗克學會正在為該望遠鏡增加 20 個天線。MeerKAT 將僅在其 2027 年建設結束時才被納入 SKA-Mid。
荷蘭射電天文學研究所天文學家、MeerKAT 的 MHONGOOSE 大型調查計劃（研究星系形成）的首席研究員埃爾溫·德·布洛克說：“SKA 將是科學上的一大進步。”SKA-Mid“將幫助我們非常詳細地研究附近的星系，並直接探測到流入星系的氣流以及導致恆星形成的過程”。
然而，南非射電天文臺臺長蓬特肖·馬魯平在開普敦說，SKA-Mid 的建設將干擾 MeerKAT 的觀測。射電望遠鏡對車輛和通訊裝置發出的無線電波特別敏感。“我們將盡一切努力確保觀測不會受到不應有的干擾，”她說。MeerKAT 將繼續觀測，直到 2027 年被納入 SKA-Mid。
到今年年底，總部位於英國的 SKAO 已授予 5 億歐元的建設招標。約 70% 的合同必須授予成員國的工業界。該組織目前有八個正式成員——即澳大利亞、中國、義大利、荷蘭、葡萄牙、南非、瑞士和英國——法國計劃加入。
本文經許可轉載，並於2022 年 12 月 4 日首次發表。