“SKA建设准备阶段关键问题研究”项目立项报告

该报告在SKA科学目标预研究、天线研究、宽频带大视场接收机系统研究等方面,设立相应研究,针对性地开展相关的射电天文前沿科学和高技术研究。在SKA科学目标与研究方面,主要围绕宇宙再电离、暗能量与暗物质本质、河外射电源、SKA核心数据处理技术等课题开展预研究,同时组织国内射电天文界的相关力量,逐步凝练并形成中国SKA早期科学目标,并在此过程中,逐步发展国内的SKA科学研究团队。同时,将实施中国SKA人才培养计划,为我国未来SKA科学研究进行人才储备建设。在天线阵列研究方面,开展高频段口径15 m天线的天线理论、机械结构、馈电系统,以及大批量、低成本、高可靠性的天线研制技术研究。在宽频带大视场接收机技术方面,开展SKA先进仪器计划中的宽频带单波束接收机和相位阵技术研究,为SKA和国内大口径射电望远镜做相应技术储备。该项目拟基于大学、研究所和工业界现有研究队伍,以产学研合作的方式,培养、发展和壮大我国参与SKA未来建设和科学运行团队。

“反射面天线与焦面场分析”一般性科技报告

SKA的反射面天线覆盖约300 MHz^20 GHz频率范围,宽带单波束馈源和大视场相位阵馈源的使用将有可能对SKA天线的技术方案和综合性能的提高起到重要的作用。该研究拟研究用于SKA反射面天线的宽带单波束馈源和相位阵馈源。SKA的宽带单波束馈源(WBSPF)分两个波段,低频段覆盖约300 MHz^2 GHz,高频段覆盖1.6~10 GHz。课题组目前负责牵头研究宽带单波束馈源中的低频段馈源的研制工作。该课题将研究基于Eleven Feed和Quad-Ridged Flared Horn两种技术的宽带馈源,低噪声放大器和制冷技术方案。宽带单波束馈源技术也可应用于大口径射电望远镜。该研究还将研究用于大口径射电望远镜的相位阵馈源技术,用于提升大口径望远镜的总体性能,如提高巡天效率和单波束增益,开展电指向观测等灵活的观察模式试验。该技术报告主要介绍几类反射面天线的焦面场的仿真分析,和馈源设计中的焦面场共轭匹配的设计原则。这些焦面场的分析为馈源设计提供了重要的技术输入。

SKA建设准备阶段关键问题研究

平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)是即将建造的世界最大综合孔径射电望远镜.自1993年SKA国际合作启动以来,包括中国在内20个国家逾100家机构科技人员参与其中.SKA现处于建设准备阶段,中国参与了10个国际工作包联盟中的6个.开展反射面天线、孔径阵列技术、宽带单波束馈源、相位阵馈源、信号与数据传输、科学数据处理等SKA关键技术设计及试验.2015年发布的新版《国际SKA科学白皮书》中,中国学者总计参与了其中20%的章节.SKA基线重订后,20余位国内天文学家参与了13个科学目标工作组的11个.确立了我国SKA科学目标"2+1"战略,并在宇宙再电离探测及SKA核心数据处理方法等方面取得重要进展.2015年6月,中国参与SKA第一阶段建设的建议通过了中国科学院学部咨询评议.SKA被列入十三五规划.持续探索有限科学目标、致力于高精度轻型天线设计与工艺等技术研究,建造自己的望远镜阵列,打造SKA区域数据中心,将提升我国天文和相关技术水平,实现国际大科学工程中的"中国创造".本文简述了SKA历史脉络,综述了SKA建设准备阶段国内外主要进展,探讨了中国SKA未来计划.通过对SKA关键科学技术问题进行研究,自主研制了中国SKA验证天线DVA-C系统,成功观测到银河系中性氢和若干脉冲星.