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科学家们预测,未来几年非洲大陆将迎来天文学的复兴,这部分归功于正在那里建造的巨型射电望远镜阵列。但通往宇宙声望的道路并非一帆风顺,非洲科学倡导者们正在争分夺秒地充分利用摆在他们面前的机会。
美国国家射电天文台的天文学家卡提克·谢斯在1月9日于华盛顿特区附近举行的第223届美国天文学会会议上表示:“天文学真的即将席卷整个非洲大陆。” 他说,挑战在于确保非洲天文学家能够从他们身边正在建设的大量设施中获益。“我们希望建立长期可持续的合作关系,使美国和非洲都能互惠互利。我们不希望非洲的人才和数据流失到美国。”
非洲大陆最大的变革者将是平方公里阵列
(SKA),它是世界上最大的射电望远镜网络,旨在以前所未有的速度扫描天空。大约3000个射电天线——其总表面积相当于大约一平方公里的集光面积——将分布在广阔的距离上,以提供类似于一个覆盖整个跨度的单一天线的分辨率。“SKA将是未来几十年最重要的项目,它将彻底改变射电天文学,”南非天文台台长泰德·威廉姆斯说。“SKA的最大部分将位于非洲,并且遍布整个非洲大陆,延伸到八个非洲国家:”博茨瓦纳、加纳、马达加斯加、毛里求斯、莫桑比克、纳米比亚、南非和赞比亚。该项目的一小部分将在澳大利亚建造。
南非是非洲项目小组的总部,它发起了一场竞争激烈的活动,将天文台带到非洲,并且2012年的消息称其竞标赢得了该项目的大部分份额,这令许多人感到意外。“我们有点出乎他们的意料,但我们确实做了充分的准备,”南非科技部的工程师塔卡拉尼·内马恩加尼说,他领导了该国的SKA游说活动。内马恩加尼向SKA委员会推销了南非晴朗的天空(这对精确的射电天文学至关重要),总统和内阁承诺的政治支持(他们已经通过立法严格限制偏远地区内的射电噪声量),以及其在工程和基础设施方面的专业知识。这个耗资16亿美元的天文台的建设预计将于2016年开始,并将分阶段增加,第一次观测将于2019年进行,并在2024年全面投入运行。
南非的种族隔离历史构成了一个特殊的挑战。在1994年种族隔离政策结束之前,该国面临着当地的动荡和国际社会的谴责。其他国家,特别是美国对南非实施的贸易制裁,阻碍了该国的经济发展,但也导致了一些意外的后果,促进了本土技术的进步。内马恩加尼说:“由于这里的禁运和制裁,我们必须为自己建立技术和专业知识,以维持国家的运转。” 例如,1987年对南非实施的国际石油禁运迫使该国成为世界领先的煤制油技术领导者。
然而,非洲在天文学领域崛起的目标面临着严峻的挑战,包括许多非洲国家高失业率、贫困、教育水平低下以及对科学投资不足。根据联合国教科文组织2010年科学报告(pdf),撒哈拉以南非洲的科学发展面临着“基础设施发展薄弱、研究人员数量少以及科学产出极少等问题。非洲大陆未能将科学、技术和创新 (STI) 作为经济增长和长期可持续发展的驱动力进行投资。”
非洲天文学新时代的倡导者们希望改变这一切。“SKA正在帮助我们改变对非洲作为高科技机遇和产业目的地的看法,”内马恩加尼说。“我们正在利用天文学作为一门入门科学,来激发年轻孩子学习数学和科学的兴趣。像SKA这样的大型项目可以在这方面发挥影响。”
威廉姆斯说,在南非,几乎每个人都听说过SKA,尽管他们可能不太了解它。领导人们正在特别努力帮助南非的黑人 population 获得新的科学机会,而这些机会传统上一直属于该国享有特权的白人。“有几代非洲人被告知,'你做不了这个,'”他告诉《大众科学》。“我们想要传达的信息是,'是的,你能做到。'”
而且SKA只是非洲大陆众多天文项目之一。高能立体系统(HESS)伽玛射线天文台于2002年在纳米比亚开放,新的望远镜正在布基纳法索和埃塞俄比亚建造,而南非大型望远镜(SALT)于2005年在南非启用,并于2011年全面投入使用。
泰德·威廉姆斯在1998年担任罗格斯大学的天文学家时,他第一次来到南非调查建造SALT的可能性。他的妻子坚持要来这次旅行,因为这是“一生只有一次”的参观机会。但不久之后,两人就搬到了开普敦。在他住在那里的时间里,威廉姆斯看到了重大的技术、科学和社会进步。“当我们开始建造SALT时,没有人能想到像SKA这样的项目会落户南非,”威廉姆斯说。“变化太大了。”