为了探索宇宙深处，科学家研制了很多望远镜，包括光学望远镜，例如大名鼎鼎的哈勃望远镜，除此之外，还有射电望远镜之类的望远镜。这些望远镜的结合运用，让我们看到了更加真实的宇宙景象。国际大科学工程平方公里阵列射电望远镜，即SKA，台址分设于南非和澳大利亚，是人类有史以来在建的最大综合孔径射电望远镜。建成后，它的接收总面积达1平方公里、足有140个足球场大，作为世界最大的综合孔径射电望远镜，为人类认识宇宙提供新机遇。

近期，在河北省石家庄市中国电科网络通信研究院测试场，国际大科学工程平方公里阵列射电望远镜（SKA）项目完成建设阶段以来的首台中频天线吊装。去年12月，科技部与国际组织平方公里阵列天文台（SKAO）签约中频天线结构实物贡献协议。此次吊装完成后，中国将陆续生产协议中的64台中频天线设备。

最大综合孔径射电望远镜

SKA是共建“一带一路”倡议的重点国际科研合作项目，是人类有史以来在建的最大综合孔径射电望远镜，致力于实现人类科学进步，帮助人类了解生命与宇宙的奥秘，是中国目前参与的最重要国际大科学工程之一。

国家遥感中心国际科技合作处处长张弛介绍，SKA是世界多国广泛参与的国际大科学工程，集射电天文学、基础物理学、通讯技术、大数据等基础科学和前沿技术于一身，为人类认知宇宙提供了重大机遇。

SKA项目将在3000公里的荒野中建设3000个中频天线，组成一平方公里之大的“地球巨眼”。SKA天文台宣传外联部主任威廉姆·加尼尔表示，SKA作为人类史上建造规模最大的射电望远镜，建成后将成为地球上最大、最先进的科学设施，与目前最大的射电望远镜阵列相比，灵敏度将提高50倍，巡天速度提高1万倍。

据介绍，考虑到电磁环境的影响，SKA项目中频天线结构选址选在南非，低频天线结构选址则位于澳大利亚。天线要实现准确“听音辨位”，就需要具有较高的灵敏度和指向精度，而且还要具备高电磁屏蔽能力，屏蔽电子设备的电磁辐射干扰。

“第一台天线完成吊装，意味着我们很快就可以看到天线的批量生产和建设。这样才能保证SKA尽早在2027年投入运行。中国吊装成功了第一台中频天线，极大推动了SKA整个项目的进程，也展示了中国积极参与国际大科学计划和国际大科学工程的决心与信心。”SKA中频天线项目总设计师杜彪表示。

从技术到装配的精度世界一流水平

如此庞大的工程并非一国之力可以完成。20世纪90年代初，在全球约20个国家上百个大学和科研机构的天文学家和工程师的努力下，人类有史以来在建的最大综合孔径射电望远镜SKA应运而生。

作为人类探寻宇宙样貌的“地球巨眼”，SKA要获得对宇宙目标的“精准画像”，除了得天独厚的站址条件外，更不可缺少的是一道道投射出去的“天线”。SKA中频天线集多种关键技术于一身，能够实现准确地“听音辨位”，正是“地球巨眼”的核心设备。这也是摆在SKA中频天线结构项目总设计师杜彪面前的难题：天线要实现准确地“听音辨位”，要求具有较高的灵敏度和指向精度；为专注于宇宙目标，则需具备高电磁屏蔽能力，以屏蔽电子设备的电磁辐射干扰，这些带给设计与研发的挑战是前所未有的。

为解决这一世界性技术难题，杜彪与相关团队对伺服控制系统设计、动态仿真、标校、调试、测试方法和测试验证等一系列关键技术开展攻关，最终完成了高电磁兼容性伺服控制系统的设计、加工和集成工作。

由于SKA中频天线中心区域阵列建在南非卡鲁地区，天线的运输、集中建设、运行、后期维护等都是技术人员需要重点考虑的问题。SKA中频天线结构项目负责人王大为表示，为了便于运输与组装，他和团队对天线反射体、座架、方位俯仰机构和轴承进行了模块化设计，使得各模块就像一块块积木部件一样易于拆装；为方便设备维护，他们将驱动器、电机、减速机等结构设计为现场可更换单元，“在现场随时可换，无须返场维护，更方便了设备维护运营”。

SKA中频天线是一台15米口径的赋形双偏置格里高利天线，天线反射体是由主反射体、副反射体、换馈机构以及支臂构成。这是SKA的最终形态，也是SKA中频天线结构项目设计师杨晋蓉与团队的心血。制作66块面板是杨晋蓉面对的第一个挑战，为此他们耗费了3个月的时间。按照要求，整个天线的主反射面是一个六边形空间的网架结构，由66块不同曲率的铝合金三角形面板组成。由于这66块面板的曲率各不相同，所以需要制造66个专用的模具。

“我们的面板精度达到了0.05-0.12毫米，面形精度优于一百微米，还不及两根头发丝的厚度，这代表了国内面板设计与制造的最高水平”。杨晋蓉说，为更易于实现高精度，也便于维护和快速安装，天线主反射体采用了高精度空间网架结构和三角形铝合金面板。

高精度要求的背后，是每一个安装环节的极致精密。为此工艺师们经过几十次试验，构建了4个计算模型，反复研究装配流程，历经2个多月才完全掌握最佳安装方法。“我们作为SKA天线结构工作包联盟的牵头单位，联合团队内部来自南非、意大利等国的科研及工业机构，将共同完成SKA天线结构工作包天线的建设任务。”中国电科网络通信研究院党委书记徐小刚说，“我们将继续深化国际交流合作，加强与各方通力配合，为SKA大科学工程建设贡献中国智慧和中国力量。”

开启人类探测宇宙的新纪元

SKA已于2021年7月正式启动第一阶段建设工作，包括建于南非的中频天线阵列和建于澳大利亚的低频天线阵列，预计将于2030年建成并正式运行。

中国电科网络通信研究院总监马英昌指出，该研究院作为SKA天线结构工作包联盟的牵头单位，联合来自南非、意大利等国家的科研及工业机构，在首台中频天线正式吊装的基础上，还将共同推进完成SKA天线结构工作包的后续建设任务。

SKA天文台宣传部主任威廉·加尼尔(William Garnier)介绍说，作为人类史上建造规模最大的射电望远镜，SKA建成后将成为地球上最大、最先进的科学设施，比目前最大的射电望远镜阵列灵敏度提高50倍，巡天速度提高1万倍。他表示，中国电科网络通信研究院承建SKA项目首批共64台中频天线，这是对该院在复杂无线电系统方面专业知识的认可，也是对他们在望远镜设计、建设阶段所做工作的认可。“未来一片光明，我们期待继续合作，共同交付世界上最强大的射电望远镜”。

中国科技部国家遥感中心(SKA中国办公室)空间科技合作处处长张弛说，当天正式吊装的这套天线，属于SKA中频天线结构实物贡献任务批量生产前的小型测试验证阵列的第一套，其研制成功标志着中频天线结构已基本达到技术就绪和批生产状态，这为后续中方牵头64套中频天线结构任务提供必要技术基础。未来，国家遥感中心将携手中国电科及中国电科网络通信研究院落实好中频天线结构履约工作，并进一步融入全球SKA创新网络，与国际同行携手推动SKA各项目标实现，为建造 SKA这一世界最大射电望远镜、早日取得科学发现不断贡献中国力量。

中国电科首席科学家、SKA中频天线结构专家郑元鹏认为，SKA将为人类认识宇宙提供重要机遇，开启人类探测宇宙的新纪元。它被寄予人类了解宇宙和生命奥秘的使命，将致力于揭示全球各国和人类共同关心的一些基本问题，如探测宇宙、星系的起源和演化，寻找更多的星系，探寻孕育生命的新摇篮、搜索外星生命等。