“千里眼”助力探秘浩瀚宇宙

本篇文章1087字，读完约3分钟

今年隆重发布的第一张黑洞照片向人们展示了事件视觉望远镜(eht)的威力。它结合了来自不同大陆的观测设备，形成了一个巨大的虚拟望远镜，其集成能力超乎想象。然而，这项尖端技术目前正在更新——人类历史上最大的天文学项目“平方公里阵列射电望远镜”(ska)，将引领未来的射电天文学研究。

斯卡曲风是以总接收面积约1平方公里命名的。它由2500个直径15米的碟形天线和100多万个低频天线组成，预计在2030年后完工。它的任务包括:揭示宇宙中的第一缕光线，测试爱因斯坦的广义相对论，探测引力波，宇宙中的暗能量，暗物质和探索外星文明。

与eht一样，ska采用无线电干扰测量技术，即通过计算不同天线接收的电磁波的相位差来计算天体的空分布。这就像一个人通过判断声音到达耳朵的时间来判断发声点的位置。这项技术有很高的分辨率，可以识别光学望远镜看不到的东西。他能区分纽约和北京报纸上的文字，这是真正的“千里眼”。

斯卡曲风具有更宽的观察范围和更好的灵敏度。eht的八个望远镜有几十个天线，ska有几千个天线，可以看到更远更弱的物体。就像在远处听蚊子的声音一样，如果一双耳朵不够，就用一万双耳朵听。

对如此多的信息进行综合分析需要一个超级大脑。对斯卡来说，这个“大脑”是一台超级计算机。干扰天线之间的距离越远，由于不同的环境，越有可能出现相位误差，并且处理数据越困难。从数据采集到图像发布，观察黑洞花了两年时间。主要问题在于开发一种新的基于海量数据的图像重建算法。斯卡曲风处理的数据是eht的100多倍，其计算速度相当于中国最大的超级计算机神威。太湖的光是30多倍。这种计算量及其能耗对于当前技术来说是无法承受的。

幸运的是，我们正在进入物联网时代。在物联网世界中，网络的快速升级极大地提高了数据传输能力；随着量子计算机的出现，计算能力取得了革命性的突破。据估计，20多年后，ska面临的问题将得到解决，我们将真正进入物联网时代。甚至地球上的射电望远镜也可以连接起来形成一个巨大的观测网络。那时候，一旦泰空的异常事件被监测到，比如黑洞合并、疑似外星文明的信号等等。，我们可以迅速调动全球望远镜进行联合观测，准确定位和跟踪目标，并在第一时间给出预警和反应。

在世界十多个参与国家中，中国作为创始成员，于今年3月签署了《斯卡天文台公约》。Fast是中国拥有的世界上最大的单孔径射电望远镜，是北半球最敏感的设备，可以补充位于南半球的ska。中国科学家积极参与斯卡国际科学合作，有望成为新时期天文学研究的领导者。

(作者是中国科学院国家天文台研究员)

《人民日报》(2019年7月23日，第18版)

来源：搜狐微门户