平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）項目七個創始成員國——中國、澳大利亞、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非和英國在羅馬正式簽署了成立政府間國際組織的SKA天文臺公約。

這意味著，人類歷史上規模最大的天文學工程在政府監督下正式啟動建設。建成后，SKA將是世界上最大的射電望遠鏡，引領射電天文學未來至少50年的發展脈絡。

中國SKA首席科學家、中國科學院院士武向平在接受澎湃新聞專訪時肯定該項目將給中國天文學界帶來重大機遇：用上最先進的設備，和國際前沿科學家一起工作，做出最好的成績。

但并肩作戰合作與競爭并存。中國參與SKA項目的最終目的并非建造望遠鏡本身，而是用望遠鏡做出科學發現。科學數據面前人人平等，在各成員國同時拿到數據的情況下，如何做出第一發現？這給武向平在內的中國科學家帶來了巨大壓力。

中國科學院院士、中科院國家天文臺研究員武向平。視覺中國(29.380,0.43,1.49%)圖

不同于大家熟知的“中國天眼”FAST，SKA是由一系列小單元天線編織成巨大網絡，也稱綜合孔徑射電望遠鏡，它不能直接成像，得到的只有海量的數據。這需要射電天文學家運用專門的軟件處理，將數據轉化為科學成果，從數據中“看見”宇宙。

武向平認為，要把一個本科生培養到這個水平，板凳需坐十年冷。中國曾在一些項目上做過鋪墊和準備，但積累的自主知識產權軟件和專業人才團隊仍有不足。

這也正是人才隊伍發展壯大的好時機。從FAST到SKA，大型天文學工程給有志于仰望星空的年輕人開辟出了廣闊空間。

從“中國天眼”到“地球之眼”

提起射電望遠鏡，我們第一個想到的可能就是坐落于貴州省平塘縣大窩凼中的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。事實上，這臺世界上最大的單口徑射電望遠鏡本該是SKA的一部分。

20世紀90年代初，包含中國在內的10國天文學家聯合建議籌建接收面積達到1平方公里的大射電望遠鏡陣，后更名為SKA。

1994年，國家天文臺在貴州開始了SKA的選址工作，除中國之外，美國、印度、加拿大、澳大利亞和印度也有候選的先導工程方案。

不過，在SKA漫長的設計和談判過程中，中國率先完成建設了大口徑射電望遠鏡的夢想。

SKA董事會主席卡特琳·塞薩爾斯基在羅馬的簽約儀式上應景地引用了“羅馬并非一日建成”的俗語。她說道，設計、建造及運營SKA需要數十年的努力、專業積累、創新、毅力及全球協作。公約奠定了使SKA成為現實的基礎。

SKA因總接收面積達到1平方公里而得名，選址在澳大利亞和非洲。

記 者：在中國正式成為SKA創始成員國的談判過程中，有沒有讓你印象深刻的細節？

武向平：談判非常艱巨，主要是出資，各個國家都想出的少，拿得多，這也是合乎常理的。SKA是一個非常平等的國際合作項目，所有國家都持有一票。這有好處也有壞處。好處是能充分地發揮民主，缺點是沒有一個主導的國家能拍板算數。這就讓談判的過程非常困難和進度緩慢，直到今天才算是正式啟動建設。

過去SKA組織是個民間組織，由一個在英國注冊的公司運營。現在變成國際政府間組織，談判、免稅、履行投資承諾都更為正規化，受政府監督。這是一個標志性事件。

記 者：在參與SKA合作和談判的過程中，我們學習到了哪些東西？

武向平：這個過程主要培養了兩類人才：第一類是科學家，他們要在大的國際合作中和別人共處，參與工程設計、參與科學目標凝練，然后未來在同時拿到數據的情況下思考怎么能做出科學發現。這讓科學家壓力很大。

這一步把科學家推到了國際的最前沿，讓你用國際最好的設備，要做出國際一流的成績。這是有競爭的，并非有數據保底就一定能做出來。

第二是給管理人員創造了一個非常好的學習機會。我們國家現在是在參與而非牽頭。在參與大科學工程的過程中積累經驗，學會國際規則，學會制定國際規則，學會怎么談判、怎么投資。學會這么多東西以后，你才能有資本未來去牽頭大科學工程。

把數據變成科學，是一個“卡脖子”問題

作為計劃建造并運行50年的世界最大綜合孔徑射電望遠鏡項目，SKA并非單臺望遠鏡，而是一個望遠鏡網絡，由2500面直徑15米的碟形天線、250組中頻孔徑陣列和130萬只低頻陣列組成，選址分別位于澳大利亞和非洲9國。SKA一期工程將建設總規模的10%。

它有望克服FAST等單口徑射電望遠鏡的一些不足（如分辨率），填補人類對于宇宙基本認知的空白。SKA可以利于中性氫揭開宇宙第一批天體的面紗，在極端環境中檢測愛因斯坦相對論，助力引力波研究，探究神秘射電暴的本質，提升對宇宙演化歷程的理解，并尋找地外文明的線索。

位于南非卡魯高原上的中頻孔徑陣列想象圖。

史無前例的望遠鏡也會帶來史無前例的數據量。據一些科學家估計，僅按照一期工程建設的10%規模計算，SKA所需要的計算能力就相當于中國超級計算機“天河二號”的8倍、“神威·太湖之光”的3倍。

記 者：SKA建成后會產生大量數據，這也是現在射電天文學的一個核心技術問題，你會帶領中國科學家在數據處理和利用方面做出哪些努力？

武向平：現在SKA的技術設計基本上都已完成，經過五年的各種論證，攻克了很多關鍵技術。下一步要做的事情是對系統合成進行評估，也就是各部分集成起來有沒有問題。

但對中國來說，最難的問題是把觀測到的數據變成科學，這是一個“卡脖子”問題。假設望遠鏡已經建完了，數據也有了，即使數據量很大，也有技術辦法把它們傳過來，但來了以后怎么變成成果？

其實我們國家建設望遠鏡的最終目的不是建這個設備，而是要用設備做出成績來。如果沒有做出科學回報，那這個項目就是失敗。所以科學家參與的壓力是非常大的。如果你沒做出來，如果人家做出來你做不出來，就等于我們投資失敗。過去五年我們成立了科學團隊，認定了11個研究方向，準備以此開展研究。

這個望遠鏡的工作原理和FAST不太一樣。FAST是一個單口望遠鏡，光子可以匯聚到焦面成像。而SKA望遠鏡是干涉望遠鏡，它記錄的是兩個東西，專業上講一個叫強度，一個叫相位，它記錄的不是一副圖像。拿到數據后，要把它轉換成一幅圖是非常艱難的，目前的理論并不完備。

培養一個科學家到有效掌握數據并轉化成科學這一步，大約十年時間。沒有十年功夫，你能做一些皮毛的事情，但你基本上做不出最好的圖像。你可以看到圖，但不是高質量的圖。

而且，這個是計算機工程師幾乎無關的事。他得首先是個天文學家，且要懂射電天文學，并且精通干涉成像技術。目前我們國家很多人，包括一些管理干部的理解都有很大偏差，以為數據量大找到計算機公司或者超算不就做出來了嗎？其實它不是一個簡單的硬件集成，把數據往計算機里一放就可以出結果，而是需要一批精通射電干涉的天文學家。

我們國家這方面的人才比較奇缺，過去這么多年，我們用的干涉成像軟件幾乎都是國外的。

2005年，中國在新疆建設了包含1萬個天線的陣列21CMA，為SKA做了第一步的鋪墊，就是讓我們理解了這個技術是什么，數據怎么處理。我們自己有了一個軟件，雖然沒有達到最終處理SKA數據的水平，但能把所有流程全部走完。把新疆1萬個天線的數據變成天上的圖像，原理和未來SKA是一樣的。

雖然我們有了這樣一個很好的鋪墊，但隊伍規模仍然很小，懂得軟件的人員很少。軟件有一個知識產權的問題，別人給你用他的軟件不給源碼，你就改不了。所以必須有具有自主知識產權的軟件，才能做出第一發現來。數據面前人人平等，數據來了都會給各國，誰有能力把數據轉化成科學，誰就能取得成就。

2018年2月，SKA首臺天線樣機在河北石家莊啟動。

記 者：你之前好像提過年輕人不愛編程？

武向平：他們不是不愛編程，他們其實特別愛編程。現在的年輕人愛玩計算機。但做科研又是兩碼事。做科研要真正靜下心來，比如我剛才說一個能處理干涉圖像軟件的合格射電天文學家，從大學本科開始培養大概需要十年時間。這十年時間里，你大概寫不了多少論文，畢竟要熟悉理解每一步的細節。

但現在年輕人要是寫不出論文，畢業、申請項目、評職稱、找工作都會受到影響。所以年輕人不太喜歡花很多時間去準備非常基礎性的東西，比如編軟件，而是用現成的軟件寫論文。

記 者：現在天文領域的青年科研工作者面臨哪些亟待解決的問題？

武向平：說句實話，我們天文學規模還是比較小，人員規模都遠不及美國。現在不是科研經費不足的問題，而是如何快速壯大隊伍的問題。

我們國家的天文研究前景非常好。現在FAST快要正式開始工作了，又加入了SKA，大口徑光學望遠鏡要上馬，先進的天文觀測衛星也在遨游太空，這些設備在召喚青年人才，年輕人用武之地的空間相當廣闊。