世界上迄今為止規模最大的地面射電望遠鏡陣列項目——阿塔卡瑪射電天文望遠鏡，于3月13日全部落成并投入使用。建成后的66個拋物面天線作為1架巨大的射電望遠鏡工作，擁有0.01角秒的分辨率，相當于能看清500多公里外的一分硬幣，其視力超過“哈勃”太空望遠鏡10倍。

它可以幫助天文學家捕捉到宇宙中更加寒冷的天體（分子氣體、星塵、大爆炸輻射等）并提供正在形成當中的星系、恒星或者行星的圖像。

66個拋物面天線組成

它的建設工程始于2002年，是由東亞、歐洲和北美一些國家參與的國際項目。天線陣的建設地是智利北部海拔5000米的阿塔卡瑪沙漠，整個天線陣有總計66個拋物面天線。望遠鏡將主要用于獲得有關星系和行星演變的數據，尋找新天體以及探尋宇宙中是否存在能進化成生命的物質。

就在去年，這一設備的觀測結果確認在一顆褐矮星，即所謂“失敗的恒星”周圍存在一個原行星塵埃盤。同時還對圍繞北落師門(南魚座α)運行的行星進行了觀測，并確認這些行星比原先認為的更小。

66臺望遠鏡全部建成之后，天文學家們預計將會有更多更大的發現。這臺設備在毫米波段工作，這是一種波長比無線電波更短但是比可見光更長的電磁波。在這一波段科學家們將可以窺見圍繞年輕恒星的低溫塵埃帶，并觀察原始行星的形成。

可觀測地球大小行星

美國國家科學基金會天文學分部主管詹姆斯·列維斯塔德在本月5日的一次新聞發布會上表示，利用這一設備，天文學家們將可以探測到地球大小的行星。他表示：“阿塔卡瑪望遠鏡已經觀測到在恒星周圍存在塵埃環，這些塵埃環非常窄，模型顯示這些狹窄的塵埃環間隙中存在行星體。”他說：“盡管你看不到這些行星本身，但是你可以看到這些行星造成的影響。而這也將是阿塔卡瑪望遠鏡設備進行系外行星觀測的主要方式。”

自從1995年發現第一顆系外行星以來，科學家們已經找到了數千顆可能是系外行星的疑似目標。僅僅是美國宇航局一家，其發射的專用于搜尋系外行星的開普勒空間望遠鏡迄今已經發現2740顆這類疑似目標。在搜尋活動的早期，科學家們最先發現的是那些木星大小的系外行星體，而隨著技術的進步以及觀測時間的積累，科學家們逐漸開始發現地球大小的系外行星。

而在這其中所缺失的環節便是行星形成的早期階段?，F有科學理論認為太陽系是在早期的原始太陽星云中形成的。隨著這些塵埃顆粒之間的相互碰撞，積聚，成長，原始的行星開始形成。然而年輕的恒星系統周圍往往“云遮霧繞”，在光學或可見光波段難以窺見其全貌。而這便是阿塔卡瑪望遠鏡設備的施展其能力的舞臺。

這一設備在歸屬上由歐洲南方天文臺管理。歐南臺阿塔卡瑪望遠鏡項目主管沃爾夫岡·懷爾德表示：“我們將會目睹聞所未聞的宇宙場景。”他表示，阿塔卡瑪望遠鏡將目睹低溫氣體逐漸形成原行星，并了解行星從恒星周圍的塵埃盤中逐漸形成的過程。

中國科學家參與超導探測器研制

————專訪中科院紫金山天文臺研究員單文磊

問：阿塔卡瑪望遠鏡陣列落成有何意義？和哈勃望遠鏡相比，有何優勢？

答：在宇宙學研究中，觀測設備與其說叫“望遠鏡”，不如說是“望古鏡”。距離我們越遙遠的天體發射的光需要更漫長的時間才能被我們接收到。因此看得越遠，意味著越能夠穿越時空，看到宇宙早期的模樣。阿塔卡瑪望遠鏡不但在分辨能力上高于哈勃望遠鏡，而且能夠看到哈勃望遠鏡看不到的早期宇宙的圖景。這是因為宇宙膨脹造成早期宇宙中的光線波長變長(科學上叫紅移)而落入望遠鏡的觀測頻段。

正因為如此，阿塔卡瑪望遠鏡是研究一百億年以前宇宙從黑暗時期破殼而出的第一代恒星和星系的最好觀測設備。對于距離我們較近的天體，阿塔卡瑪望遠鏡憑借其高分辨率，能夠揭示正在形成的幼年恒星的模樣，而且能夠發現那些幼年恒星周圍正在形成的行星。這些行星中的一些將必然孕育地外生命和文明。除此之外，阿塔卡瑪望遠鏡還有一個重要特點，它能夠通過高精度光譜分析出被觀測天體組成的化學成分，探知宇宙這個化學實驗室的運行和演化規律。

問：阿塔卡瑪望遠鏡的分辨率達到0.01角秒，相當于什么概念？

答：望遠鏡的分辨本領取決于被探測光的波長和天線口徑的比例。波長越短，口徑越大，望遠鏡的分辨本領越高。如果將人的眼睛當作望遠鏡的話，阿塔卡瑪望遠鏡所觀測的光的波長要比人眼看到的光的波長要長，大約是300微米(人的頭發直徑約是50微米)至3毫米，要達到人眼的分辨率，需要2米至20米的口徑。

然而阿塔卡瑪望遠鏡最大等效口徑達到了18公里，分辨率比人眼高1千萬倍，達到了0.01角秒。這個分辨率足夠在北京看到南京的一輛普通小轎車，超過了哈勃望遠鏡的0.02角秒的分辨率。技術上建造這樣大的高精度單天線望遠鏡是不可能的。目前最大的單天線射電望遠鏡是美國的阿雷西博望遠鏡，口徑305米。我國正在貴州建造一個更大的單天線望遠鏡口徑為500米。

問：為什么建在高海拔的智利沙漠高原？

答：望遠鏡建造在海拔5000米的智利阿塔卡瑪高原上。這個地方海拔高，水汽少，附近南美洲西岸的低溫洋流更使得這里異常干燥。

在這里建造是因為水汽對望遠鏡有顯著的影響，對毫米波、亞毫米波有強烈的吸收。存在較多水汽時，好像隔著毛玻璃看星空，觀測效果會大打折扣。因此這個波段的望遠鏡都建造在水汽少，海拔高的地方。我國的大口徑毫米波望遠鏡是紫金山天文臺的德令哈13.7米口徑望遠鏡，就坐落在青海省德令哈市附近海拔3000米的地點。

問：中國科學家在阿塔卡瑪望遠鏡項目中有貢獻嗎？

答：阿塔卡瑪望遠鏡是靈敏度最高的觀測設備，能夠探知宇宙深處原子的擾動。這得益于每一面天線后面的高靈敏度超導探測器。這些探測器被冷卻到接近絕對零度(零下270攝氏度)，在這樣的低溫下，組成探測器的原子幾乎凝結不動，熱噪聲被消除，來自天體的微弱信號才能夠被感知。

超導探測器類似人視網膜上的靈敏的感光細胞，是阿塔卡瑪望遠鏡的核心器件之一，而這種超導探測器技術恰好是中國科學院紫金山天文臺的特長。阿塔卡瑪望遠鏡是國際大科學工程，由歐洲、北美和亞洲共同出資建造。中國雖然沒有正式加入該項目，但中國科學院紫金山天文臺于2004年與日本國立天文臺簽署關于阿塔卡瑪望遠鏡共同研究的備忘錄，并以單文磊研究員、史生才研究員為主參與阿塔卡瑪兩個波段的超高靈敏度接收機的研制工作。中國科研人員在這兩個波段超導探測器的研制工作中起到了關鍵作用，所設計的探測器被阿塔卡瑪望遠鏡所應用。在66面阿塔卡瑪望遠鏡的每一個中都包含中國科學家的貢獻。

（原載于《北京日報》2013-03-14 15版）