将开辟人类认识宇宙的新纪元

　　SKA将揭示宇宙中诞生的第一代天体，重现宇宙从黑暗走向光明的历史进程；SKA将以宇宙最丰富的元素氢为信使，精确绘制宇宙最大的三维结构图像，检验暗物质和暗能量的基本属性，有助于驱散笼罩在21世纪自然科学上空的两朵乌云；SKA将发现银河系几乎所有的脉冲星，并有望发现第一个黑洞-脉冲星对，对引力理论做精确的检验；SKA将对数百颗毫米脉冲星精准测时，发现来自超大质量黑洞的引力波；SKA将重建宇宙磁场的结构，探知宇宙磁场的源头；SKA将探寻原始生命的摇篮，并寻找茫茫宇宙深处的知音；SKA也将探寻未知的宇宙，带来全新的科学发现。其中任何一个问题的突破，都将引起自然科学的重大革命。

　　中国SKA科学团队由11个科学研究课题以及150多名天文学家构成，瞄准以下课题：

　　优先科学领域之一：发挥十年从事低频射电探索“宇宙第一缕曙光”的经验，利用SKA1低频阵1000h的五个定点观测天区数据，直接抓捕宇宙第一代天体诞生和再电离的身影，再现宇宙的黎明。同时参加大天区的低频巡天，汇聚来自宇宙早期的微弱中性氢信号，从统计上揭示宇宙再电离时期的宇宙整体结构特性。

　　优先科学领域之二：积极参与脉冲星的搜寻，并致力于发现毫秒脉冲星、脉冲星-脉冲星系统、脉冲星-黑洞系统等具有特别重要科学价值的事例以用于检验引力理论。将长期参加并逐步主导脉冲星阵列的测时工作，期望成为发现超大质量黑洞及其合并过程引力波辐射的主要贡献者。

　　若干重要突破方向：充分利用SKA1极高灵敏度和大面积巡天的优势，开展中性氢21厘米宇宙学研究，揭示从黑洞、星系动力学直至宇宙大尺度结构的性质，检验暗物质和暗能量的特性；利用SKA快速巡天和极高时间分辨率的优势，探究暂现源（如快速射电暴、伽马暴、引力波源、黑洞）的物理本质，解释宇宙极端天体的秘密；绘制从星云到宇宙大尺度的磁场结构，追溯宇宙各层次的磁场起源。

　　风险与挑战并存

　　我们也清楚地意识到，作为国际天文学界史无前例的革命性大科学装置，SKA1在设计、建设、技术、科学、运行和管理等诸多方面也面临巨大风险和挑战。

　　第一，高额的建造费用使得SKA1不断修订基线和紧缩预算，目前依旧存在20%的资金缺口，尚无有效的解决方案。加之各国出资比例远未定型，有可能会造成SKA1谈判的艰巨性，导致建设的进一步延误。

　　第二，因为建设时间多次推迟，给其他一些类似天文观测设备，如美国瞄准宇宙再电离探测的HERA望远镜阵赢得了充足的时间，SKA1设定的一些有限科学目标可能失去先进性和科学价值。

　　第三，中国SKA科学团队目前还没有完全掌握SKA的关键数据处理技术，如干涉阵高动态成图、多波束成像和低频脉冲星寻找等，缺少自主射电干涉天文软件，将在国际竞争中处于极其不利的低位，影响既定科学目标的实现。

　　第四，SKA1观测运行机制尚未确立，中国SKA科学团队能否领先或主导SKA1一些首要科学任务还不清楚。

　　中国作为SKA主要成员国之一，将以大国风范和责任以及对卓越科学目标势在必得的追求，在其中发挥越来越重要的作用，并获得丰厚的科学回报。参加SKA将是中国天文学发展的里程碑，经过充分准备的中国SKA团队会肩负时代重任，迎难而上、不负使命、迎接挑战，在探索未知和神秘的宇宙中创造奇迹、铸造辉煌。

　　（作者：武向平，系中国科学院院士、中国科学院国家天文台研究员）

　　本文中图片均为SKA效果图。 由SKA组织提供