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科學家們預測,未來幾年非洲大陸將迎來天文學的復興,這部分歸功於正在那裡建造的巨型射電望遠鏡陣列。但通往宇宙聲望的道路並非一帆風順,非洲科學倡導者們正在爭分奪秒地充分利用擺在他們面前的機會。
美國國家射電天文臺的天文學家卡提克·謝斯在1月9日於華盛頓特區附近舉行的第223屆美國天文學會會議上表示:“天文學真的即將席捲整個非洲大陸。” 他說,挑戰在於確保非洲天文學家能夠從他們身邊正在建設的大量設施中獲益。“我們希望建立長期可持續的合作關係,使美國和非洲都能互惠互利。我們不希望非洲的人才和資料流失到美國。”
非洲大陸最大的變革者將是平方公里陣列
(SKA),它是世界上最大的射電望遠鏡網路,旨在以前所未有的速度掃描天空。大約3000個射電天線——其總表面積相當於大約一平方公里的集光面積——將分佈在廣闊的距離上,以提供類似於一個覆蓋整個跨度的單一天線的解析度。“SKA將是未來幾十年最重要的專案,它將徹底改變射電天文學,”南非天文臺臺長泰德·威廉姆斯說。“SKA的最大部分將位於非洲,並且遍佈整個非洲大陸,延伸到八個非洲國家:”波札那、迦納、馬達加斯加、模里西斯、莫三比克、奈米比亞、南非和尚比亞。該專案的一小部分將在澳大利亞建造。
南非是非洲專案小組的總部,它發起了一場競爭激烈的活動,將天文臺帶到非洲,並且2012年的訊息稱其競標贏得了該專案的大部分份額,這令許多人感到意外。“我們有點出乎他們的意料,但我們確實做了充分的準備,”南非科技部的工程師塔卡拉尼·內馬恩加尼說,他領導了該國的SKA遊說活動。內馬恩加尼向SKA委員會推銷了南非晴朗的天空(這對精確的射電天文學至關重要),總統和內閣承諾的政治支援(他們已經透過立法嚴格限制偏遠地區內的射電噪聲量),以及其在工程和基礎設施方面的專業知識。這個耗資16億美元的天文臺的建設預計將於2016年開始,並將分階段增加,第一次觀測將於2019年進行,並在2024年全面投入執行。
南非的種族隔離歷史構成了一個特殊的挑戰。在1994年種族隔離政策結束之前,該國面臨著當地的動盪和國際社會的譴責。其他國家,特別是美國對南非實施的貿易制裁,阻礙了該國的經濟發展,但也導致了一些意外的後果,促進了本土技術的進步。內馬恩加尼說:“由於這裡的禁運和制裁,我們必須為自己建立技術和專業知識,以維持國家的運轉。” 例如,1987年對南非實施的國際石油禁運迫使該國成為世界領先的煤制油技術領導者。
然而,非洲在天文學領域崛起的目標面臨著嚴峻的挑戰,包括許多非洲國家高失業率、貧困、教育水平低下以及對科學投資不足。根據聯合國教科文組織2010年科學報告(pdf),撒哈拉以南非洲的科學發展面臨著“基礎設施發展薄弱、研究人員數量少以及科學產出極少等問題。非洲大陸未能將科學、技術和創新 (STI) 作為經濟增長和長期可持續發展的驅動力進行投資。”
非洲天文學新時代的倡導者們希望改變這一切。“SKA正在幫助我們改變對非洲作為高科技機遇和產業目的地的看法,”內馬恩加尼說。“我們正在利用天文學作為一門入門科學,來激發年輕孩子學習數學和科學的興趣。像SKA這樣的大型專案可以在這方面發揮影響。”
威廉姆斯說,在南非,幾乎每個人都聽說過SKA,儘管他們可能不太瞭解它。領導人們正在特別努力幫助南非的黑人 population 獲得新的科學機會,而這些機會傳統上一直屬於該國享有特權的白人。“有幾代非洲人被告知,'你做不了這個,'”他告訴《大眾科學》。“我們想要傳達的資訊是,'是的,你能做到。'”
而且SKA只是非洲大陸眾多天文專案之一。高能立體系統(HESS)伽瑪射線天文臺於2002年在奈米比亞開放,新的望遠鏡正在布吉納法索和衣索比亞建造,而南非大型望遠鏡(SALT)於2005年在南非啟用,並於2011年全面投入使用。
泰德·威廉姆斯在1998年擔任羅格斯大學的天文學家時,他第一次來到南非調查建造SALT的可能性。他的妻子堅持要來這次旅行,因為這是“一生只有一次”的參觀機會。但不久之後,兩人就搬到了開普敦。在他住在那裡的時間裡,威廉姆斯看到了重大的技術、科學和社會進步。“當我們開始建造SALT時,沒有人能想到像SKA這樣的專案會落戶南非,”威廉姆斯說。“變化太大了。”