人的眼睛只能看到波長介于380至750納米的可見光，宇宙中還有很多波長比可見光長得多的電磁波，比如無線電波。為了觀測宇宙中的無線電波源，就需要通過射電望遠(yuǎn)鏡。口徑越大，射電望遠(yuǎn)鏡就越靈敏，分辨率也會越高，這樣可以探測到更加微弱的宇宙信號。
作為全球最大的單一口徑射電望遠(yuǎn)鏡，中國天眼（FAST）的口徑達(dá)到了500米。憑借著超高的靈敏度，F(xiàn)AST開機(jī)運(yùn)行后不久，很快就觀測到了神秘的快速射電暴（FRB），以及數(shù)百顆脈沖星。
脈沖星其實(shí)就是恒星死亡后留下的致密中子星，它們輻射出的無線電信號極其穩(wěn)定，在未來可以被用于星際飛行的導(dǎo)航星。此外，F(xiàn)AST還有一個(gè)讓普通人非常感興趣的目標(biāo)，那就是搜尋外星文明發(fā)出的無線電波。
射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)展現(xiàn)出了強(qiáng)大的觀測能力，此前直接拍攝到的M87超大質(zhì)量黑洞照片，就是利用了位于全球的射電望遠(yuǎn)鏡。因此，天文學(xué)家還在不斷追求建造更加強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡。
目前，新一代的巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列——平方公里陣列（SKA）已經(jīng)正式開建，中國也參與其中。那么，這個(gè)新的射電望遠(yuǎn)鏡究竟有多強(qiáng)大？FAST不再是世界第一了嗎？
30年前，天文學(xué)家提出了構(gòu)建巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列的設(shè)想。經(jīng)過多年的全球選址，SKA最終落戶南非和澳大利亞，這兩個(gè)國家都有理想的無線電靜區(qū)，受到的干擾較少，這可以讓射電望遠(yuǎn)鏡接收到來自宇宙深處的微弱無線電波。
與單口徑射電望遠(yuǎn)鏡不同的是，SKA是一組射電望遠(yuǎn)鏡陣列。按照計(jì)劃，南非臺將會建造數(shù)千個(gè)獨(dú)立射電望遠(yuǎn)鏡，而澳大利亞臺將會建造100萬個(gè)有線天線。綜合而言，這些天線的總接收面積可達(dá)1平方公里，這也是平方公里陣列名稱的由來。
雖然SKA的每臺天線不大，分辨率有限。但通過所有天線接收相同的無線電波，再對這些波進(jìn)行干涉，這樣可以得到等效口徑相當(dāng)于射電望遠(yuǎn)鏡之間距離的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡。事件視界望遠(yuǎn)鏡就是利用這種干涉技術(shù)，使得等效口徑相當(dāng)于地球直徑，這樣才有能力直接觀測到5400萬光年外的黑洞。
憑借著巨大的接收面積和基線長度，SKA將成為全世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡，其靈敏度是目前最強(qiáng)射電望遠(yuǎn)鏡陣列的50倍，而速度則要快上1萬倍，每秒收集多達(dá)13 TB的數(shù)據(jù)，它將能捕捉到比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡分辨率更高50倍的圖像。
按照計(jì)劃，SKA將耗資20億歐元，折合人民幣151億元。目前，SKA已經(jīng)正式開建，我國積極參與這個(gè)國際合作項(xiàng)目，提供了各項(xiàng)技術(shù)支持。SKA預(yù)計(jì)在2028年全面建造完成，并且將會持續(xù)運(yùn)行50年。
SKA被天文學(xué)家寄予厚望，它將有望回答一些重大的宇宙問題：
（1）廣義相對論的極端測試
引力透鏡、引力波、黑洞、引力時(shí)間膨脹效應(yīng)，諸如此類的引力現(xiàn)象，都是愛因斯坦廣義相對論的預(yù)言，這個(gè)引力理論已經(jīng)經(jīng)受住了各種嚴(yán)苛測試。通過SKA搜尋脈沖星，使其作為引力波探測器，或者觀測繞行黑洞的脈沖星，天文學(xué)家可以非常極端地檢驗(yàn)廣義相對論的極限。
（2）窺探宇宙起源
SKA可以觀測到宇宙的最深處，接收到宇宙中第一批恒星和星系發(fā)出的光。不僅如此，SKA還能看到第一批恒星和星系誕生之前的宇宙黑暗時(shí)代，那時(shí)距離宇宙大爆炸才過去30萬年，距離現(xiàn)在已經(jīng)過去了138億年。
（3）揭示神秘的暗物質(zhì)和暗能量
要說當(dāng)今宇宙學(xué)中最重大的兩個(gè)未解之謎，無疑是暗物質(zhì)和暗能量。我們在宇宙中所能直接觀測到的物質(zhì)和能量只占宇宙質(zhì)能總和的5%，另外95%都是神秘莫測的暗物質(zhì)和暗能量。
暗物質(zhì)提供了星系、星系團(tuán)結(jié)構(gòu)所需的額外引力，而暗能量推動(dòng)宇宙空間加速膨脹。SKA有能力探測到可觀測宇宙邊緣的數(shù)十億個(gè)星系，由此可以揭示宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，進(jìn)而準(zhǔn)確測量出暗物質(zhì)和暗能量所造成的效應(yīng)。
（4）尋找外星生命和文明
SKA不但可以探測到遙遠(yuǎn)宇宙中的復(fù)雜有機(jī)化合物，比如氨基酸，而且還有能力接收到外星文明發(fā)出的無線電波。理論上，如果50光年（473萬億公里）之外的行星上有外星人用了機(jī)場雷達(dá)，SKA將能直接探測到這種外星信號。
根據(jù)德雷克方程的估計(jì)，擁有2000億顆恒星的銀河系，很可能存在成千上萬個(gè)智慧文明。如果外星文明也用無線電波進(jìn)行通信，或者他們也像人類一樣主動(dòng)向外發(fā)射信號聯(lián)系其他文明，那么，SKA將有望直接探測到。雖然更高等文明可能會用其他方式進(jìn)行通信，但總會經(jīng)歷無線電波階段，當(dāng)年他們發(fā)出的信號現(xiàn)在可能還在浩瀚的星際空間中傳播，有待SKA去發(fā)現(xiàn)。
最后，雖然SKA確實(shí)非常強(qiáng)大，但我們的FAST也一點(diǎn)不差。射電望遠(yuǎn)鏡的靈敏度本質(zhì)上還是取決于物理口徑大小，口徑才是王道，單口徑極其巨大的FAST擁有極高的靈敏度，其優(yōu)勢無法取代，這可以與SKA進(jìn)行互補(bǔ)。
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