我校与SKA国际组织签署我国首个SKA工程建设采购合同
2021-08-29 14:15   审核人:

8月25日,国际大科学工程-平方公里阵列射电望远镜天文台(Square Kilometre Array Observatory, SKAO)与我校正式签定了SKA数据处理软件开发框架合同(Software DevelopmentFramework Contract),这是我国与SKA国际组织签署的首个SKA工程建设采购合同。我校亚博网APP手机版天文系王锋教授成为SKA 科学数据处理(Science Data Processor,SDP)团队的核心研发人员(Principal, 项目总师,占5%比例)。这意味着我校通过竞标,成为全球瞩目的SKA望远镜的建设单位之一。在未来的8年时间里,我校将参与SKA科学数据处理软件研发,承担其中的高性能数据处理、高性能分析算法等方面的工作。

国际大科学工程SKA是国际天文界计划建造并将运行50年的世界最大综合孔径阵列射电望远镜,由政府间国际组织SKAO负责建设和运行。SKA总部位于英国,台址分设在澳大利亚和南非。2021年4月29日,第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议批准了中华人民共和国代表在罗马签署的《成立平方公里阵列天文台公约》。2021年6月,我国成为SKAO正式成员国,参与SKA的工作进入全新阶段。2021年7月,SKA工程建设及采购工作正式启动。SKA的超级灵敏度、超大视场、超快巡天速度和超高时间、空间和频率分辨率等技术特点将确保SKA在观测能力上的领先地位,由此也产生了海量的观测数据,SKA1所产生的观测数据,将以5Tb/s的速率输入到两个台址国的科学数据处理器(SDP)。如此大规模的数据运输、存储、读写、运算、管理、归档和发布对信息和计算机领域的前沿技术提出了严峻的考验,更是SKA望远镜最后成功与否的核心关键。

在科技部的统一领导下,在国家遥感中心(SKA中国办公室)的精心指导下,我校积极发挥自身优势,凭借其参加SKA-SDP关键任务评估和桥接阶段的工作积累,认真组织材料,最终成功中标,这将为我国后续参与SKA投标积累经验,也为未来我国科学家利用SKA数据开展科学研究奠定了基础。

本次项目中标,也意味着我院在天文数据处理领域取得长足进步,我院天文系/天体物理中心已经得到射电干涉数据处理这一领域国内外同行的高度认可,将进一步推动天文学科的建设与发展。

 

 

SKA设计概念图  来源SKAO

王锋教授成为SKA科学数据处理团队核心研发成员

 

    国际大科学工程——平方公里阵列(Square Kilometre Array, SKA)是由全球超过十个国家合资建造的、世界最大综合孔径射电望远镜阵列,台址位于澳大利亚、南非及南部非洲八个国家的无线电宁静区域,由分布在3000 km范围内的约2 500面15 m口径碟型天线(350MHz-15GHz)、250 km范围内的250个直径约60 m的致密孔径阵列以及130万个对数周期天线组成的稀疏孔径阵列(50-350MHz)组成,其接收面积约1 km2,连续覆盖频率范围50 MHz~15 GHz。相比目前最大的射电望远镜阵列JVLA,建成后的SKA的灵敏度提高约50倍,巡天速度提高约10 000倍。

    早在1993年,包括中国在内的十国天文学家联合倡议筹划建造下一代射电望远镜SKA。经过近20年的持续发展,2011年由包括中国在内的七国作为创始成员国,成立了SKA独立法人机构SKA国际组织(SKA Organization),有16个成员国和观测员国(澳大利亚、加拿大、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、韩国、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、荷兰和英国)。SKA国际组织设成员国代表委员会及董事会,作为最高决策机构,同时设有科学与工程咨询委员会、战略和业务发展委员会、财务委员会以及若干科学工作组和工程建设工作包联盟等。2019年3月中国与其他六个国家作为创始成员国在意大利罗马签署了SKA天文台公约。2019年11月,在上海召开的SKA工程大会期间,明确了SKA第一阶段的总体规划和建设方案,这是SKA历程中一个重要的里程碑。政府间国际组织SKA天文台(SKA Observatory,以下简称SKAO)已于2021年上半年成立并正式开始运行。自2021年6月26日起,我国正式成为SKA天文台成员国,并作为创始成员国与其他各国一道共同参与SKA天文台国际组织治理、望远镜建设、运行和研究开发等各阶段工作。2021年7月,SKAO正式启动第一阶段的建设,SKAO将逐渐发展成为多边国际科技合作组织,SKAO 理事会是SKA天文台的常设管理机构。

 

    SKA是宏伟科学目标主导的射电望远镜阵列,经各国科学家的多年努力、共同进行科学目标凝练,形成了五大科学目标:(1)探测宇宙黎明和黑暗时期;(2)研究星系演化、宇宙学与暗能量;(3)探索孕育生命的摇篮;(4)利用脉冲星和黑洞进行引力的强场检验;(5)研究宇宙磁场的起源和演化。五大科学目标又细化为若干个科学方向,国际SKA科学共同体确定了以下16个高优先级的科学方向:宇宙“黑暗时期”与中性氢探测、第一代恒星探测、第一代超大质量黑洞探测、暗能量探测、星系演化、近邻宇宙的大尺度结构、银河系磁场、超新星遗迹与星系团的磁场、星系际磁场、宇宙早期的磁场、利用脉冲星直接探测引力波、黑洞自旋的测量、引力理论的强场检验、原初行星盘观测、早期生命分子探测、地外文明搜寻。随着相关研究不断深入,SKA的科学目标也在不断调整和凝练,但SKA始终致力于回答关于宇宙的一些最基本问题,如宇宙的第一缕曙光、宇宙的结构形成、宇宙中的生命起源,这些问题必将开辟人类认识宇宙的新纪元。

 

    SKA孕育重大科学发现的潜力:(1)再现宇宙黎明和再电离,即宇宙的第一缕曙光;(2)利用毫秒脉冲星的测时阵列,发现超大质量黑洞的引力波;(3)利用脉冲星双星系统,或脉冲星-黑洞双系统,精确检验引力理论;(4)利用中性氢对宇宙实施三维扫描观测,了解宇宙结构和暗物质、暗能量的性质;(5)揭示宇宙生命的起源。另外,由于重大科学发现的不可预见性,SKA投入运行后,其超级巡天能力和灵敏度,必然蕴含大量“计划外”的科学发现。通过对SKA相关科学目标和关键技术研究,将极大地带动天文前沿研究和方法创新,大幅提升天文、基础物理、信息科学等基础科学的研究水平。

SKA分为建设准备和桥接阶段(2012-2020年)、建设第一阶段(SKA1,2021-2029年)和建设第二阶段即全面建设阶段(SKA2, 2030年以后)。2015年3月,SKA第17次董事会批准了SKA1的总体方案,2019年底完成了SKA1具体建设方案。SKA1建设分为中频阵列和低频阵列两部分,SKA1中频阵列由位于南非的133面新建的碟形天线阵加上已经建成的64面MeerKAT(SKA中频先导阵列)组成,SKA1低频阵列由位于澳大利亚的13万个对数周期天线组成的低频孔径阵列构成。

     SKA天文台的第一阶段由以下几部分组成:一个行政总部(位于英国)、两个天文台(建于南非的197面中频天线,最长基线150公里;建于澳大利亚的132000个低频天线,最长基线65公里)、分别建于南非和澳大利亚的两个数据处理中心、以及SKA区域中心全球网络。2021-2030年SKA成员国的政府将共同投资约19.9亿欧元,包括建设经费和十年运行经费。

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