世界最大射電天文望遠鏡落戶南非 推動對宇宙認識

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卡那封是位于南非開普地區卡魯盆地中部的一個名不見經傳的小鎮，20世紀50年代全球羊毛價格上漲時這里曾出現過短暫的繁榮。寂寥無聞的小鎮現在聲名鵲起，這里正成為全球科學與天文學的中心，世界最大射電天文望遠鏡——“平方公里陣列”射電望遠鏡(簡稱“平方公里陣列”)已經落戶此地。

建在幾乎看不到人煙的大山里

據介紹，“平方公里陣列”是當前世界上準備建造的最大和最快的天文望遠鏡，擁有3000個直徑15米拋物面蝶形天線和250組中頻和低頻孔徑陣列，分布范圍大于3000公里，光線收集區總面積約1平方公里，因此得名“平方公里陣列”。

“平方公里陣列”的建設工地是在距離卡那封小鎮80公里的深山中，只有一條土路可以通向那里。除了沿路特高壓線和電線桿上的巨大鳥窩，大山里幾乎看不到人煙。

“平方公里陣列”項目經理森曼向本報記者介紹，該項目最初是20世紀90年代由包括中國在內的20個國家的70家科研機構提出并籌劃投資設計的，項目預計耗資16億美元，主體建在南非，其他部分分布在非洲8個國家、澳大利亞和新西蘭，總部暫時設在英國曼徹斯特大學卓瑞爾河岸天文臺。

按照計劃，該項目將在2016年開工，2024年完成，而實際上本報記者在工地上看到，第一組蝶形天線已開始建造。森曼介紹，到2014年底，首批4個蝶形天線將安裝在卡魯地區，到2016年底所有64個蝶形天線將安裝完畢，全部的安裝調試工作將于2017年結束。

為防止震動和靜電對設備靈敏度產生干擾，“平方公里陣列”選址和建設條件極為苛刻，附近不能有廣播和其他無線電信號，不能有太多居民，不能有汽車往來，還需要足夠平坦、空曠的場地安裝蝶形天線。記者在遠離數公里外遙望建設工地，附近豎立著禁止手機信號的廣告牌。

為人類認識宇宙提供巨大機遇

本報記者在其網站上看到“平方公里陣列”的驚人性能，它能探測10光年之外的雷達信號，觀測到130多億年前宇宙大爆炸開始不久的宇宙現象，中央計算機處理能力相當于1億臺臺式機，單日收集的數據如果在iPod上播放需200萬年完成，每天傳輸的數據超過目前全部互聯網流量，使用的光纖足夠環繞地球兩圈。

據森曼介紹，這是一項國際大科學工程，是國際天文學界建造的世界最大綜合孔徑射電天文望遠鏡，頻率覆蓋70兆赫茲至25吉赫茲頻段，建成后比目前最大的射電望遠鏡EVLA靈敏度提高約100倍，搜尋速度提高約1萬倍，將為人類認識宇宙提供巨大機遇。在本世紀將至少保持30年的領先地位。

“平方公里陣列”為天文學家提供了一個全新的工具，引領射電天文學革命。它有助于驗證愛因斯坦的相對論，讓天文學家了解更多早期宇宙史；有助于解釋生命的起源、幫助探查外星生命的存在等。其主要使命是收集從宇宙大爆炸到星系出現前所謂“黑暗時期”的信息，研究星系、恒星的產生和發展，研究充斥宇宙大部分的暗能量和暗物質性質。它涉及天文、無線電、信息科學、力學、機械、計算數學與系統科學、土木工程等眾多領域，集成眾多高科技成果。森曼表示，“平方公里陣列”也面臨很多困難，如資金籌措、國際協調、非洲教育落后、科技投入不足等。

中國駐南非大使館科技處參贊黃偉對本報記者說，中國全程參與了“平方公里陣列”科學目標探討、關鍵技術及相關路線圖全球協調。“平方公里陣列”是我國繼國際熱核聚變實驗堆計劃后參加的第二個國際大科學工程，這將提升國內相關領域自主創新能力，促進高科技產業發展，成就國際大科學工程“中國制造”和“中國創造”的里程碑，也是我國天文學全面提升的機遇，更是當今最重要的國際合作機會之一。

現在鎮上的生意越來越紅火

納米比亞已建成高能立體視野望遠鏡，布基納法索和埃塞俄比亞也正在建設新的望遠鏡，未來數十年“平方公里陣列”將掀起非洲大陸天文學發展熱潮，南非天文臺臺長托德表示。不僅如此，“平方公里陣列”正在惠及當地經濟。卡那封鎮外巨大的“平方公里陣列”廣告牌表明了天文學給小鎮帶來的變化。鎮上現在開通了每周一次的航班，主要運送科學家。人口不足6000人的小鎮也上了電視臺的天氣預報。南非總統祖馬在視察卡那封后表示，政府將在此規劃建設北開普省第一所大學。

“20年前我來到這里時，卡那封幾乎是一座無人居住的地方”，鎮上的第一位房地產經紀人格利特對本報記者說。而現在鎮上餐飲、住宿和房地產正因天文學繁榮起來。瓦庫迪餐館老板皮特興奮地對本報記者說，店里顧客猛增70%。“這像打了一劑強心針，現在鎮上的生意越來越紅火。”

“住宿的需求不斷增長，在這個時間，我每天都得向投宿的人介紹其他旅店，”卡那封旅店老板霍夫曼說。他將主街上的一處房產改造為精品酒店，同時將隔著一條街的老宅進行裝修，變成擁有21間客房的家庭旅館。霍夫曼告訴本報記者，6年前，一棟房子用不了10萬蘭特(1美元約合11蘭特)就能買下，現在售價已超過100萬。

天文學甚至影響到了當地賓館和飯店的名字，主街道有家旅館兼飯店用“平方公里陣列”望遠鏡的名字命名。店面不大，但干凈整潔，既做匹薩又做燒烤。“你能感覺到小鎮的不同，”飯店老板文尼克告訴本報記者，“你絕對能感覺到鎮里的活動在增加，現在項目才開始，很難說給當地帶來的影響到底會有多大。”

正在店里招呼客人的服務員莉文娜告訴本報記者，她原來在開普敦打工，從去年開始回到家鄉工作，這樣既可以避免外面勞頓之苦，也可以就近照顧孩子上學。

記者在早上開車離開卡那封，清晨的陽光斜射在教堂的塔尖上，鎮上已經聚集起一群等待“平方公里陣列”項目招聘的人。此時記者想起森曼的話：“科學的氣息正在喚醒這個沉睡的農牧業小鎮，為其帶來新的生命。”