2010年1月22日
66只天空之眼
——阿塔卡玛天线阵

在智利北部，有一片绵延近千里的阿塔卡玛大沙漠，这里号称世界的“干极”，平均降水量每年不足0.1毫米，曾有着91年全年不下一滴雨的纪录。高温少雨使这里寸草不生、人烟荒芜，没有任何生气。然而这些诸多不利生活的条件却恰恰适合观天：海拔高、氧气稀薄，利于观星；强烈的阳光可使太阳能电池有充足的能源；少雨干燥，没有水蒸气干扰，可以捕获清晰的信息；人烟稀少，少有电磁信号的干扰；平坦的大片土地，有利于巨大天线阵列的摆放。在世界上，能把这些“优点”集合在一起的地方还真的不多，于是阿塔卡玛大沙漠就成为天文学观测者们的首选。

在20世纪末，这块自古以来一向贫瘠、荒凉的大平地突然热闹了起来。从1998年5月开始，以欧洲南天文台为主，与美国、加拿大等国家及地区合作，在这里开始兴建世界最大型的阿塔卡玛大型毫米波天线阵（The Atacama large millimeter array, ALMA），以下简称“阿尔玛”。阿尔玛由66台口径为12米的巨大天线组成，如 图1 所示。

恶劣的环境使施工异常艰难，人们像是来到了一片没有任何生命迹象的星球。没有人、没有动物、没有植物，空气里更没有一丝水汽；海拔5000多米的缺氧高原使人眩晕、乏力；时而袭来的时速达到每小时上百千米的沙漠干风，裹挟着干沙扑向人脸，使人透不过气来；最热的时候，烈日像是要把身体内一切水分吸干；最冷的时候，夜间可降至零下25摄氏度，巨大的温差使人备受煎熬；为了长时间坚持工作，人们只能背着氧气罐来解决疲劳和头疼，而平时则住在地下的洞里。

2010年1月22日 ，天线阵工程终于如期完成了第一步进展，在仅安装好两台天线的情况下，居然获得了天体的高清晰像，达到了设计的要求，成为整个工程关键的一步，工程的调试也正式同步开始。全部工程于2012年3月12日完工，总投资为10亿美元。 图2 是施工情况， 图3 是正在调试中的天线阵。

阿尔玛是世界上最强大的射电望远镜阵列，它拥有两个重要的特征：首先，与一般光学望远镜不同，它捕捉的是从外太空发来的毫米波和亚毫米波。以这个波段观星的最大优点是，可以穿透宇宙尘埃，使人能看到被尘埃和星际尘遮蔽的太空星球，还能窥见原来被覆盖的、更年轻的恒星和行星，获得它们的原始形象。

阿尔玛的另一个重要特征是它的巨大阵列，阵列相当于加大了望远镜的口径，使观察的分辨率大大提高。阿尔玛天线的观测精确度要比哈勃望远镜提高10倍以上，然而要想达到同样分辨率的效果，一台天线的口径必须伸展到15平方千米那样大，这是不可能做到的。当众多天线组成阵列，以60只眼睛一起盯住宇宙天穹时，不仅可以达到高分辨率，每台天线还可以根据观测需要，随时排列、组合，移动位置，形成所需要的阵列形式。此外，利用毫米和亚毫米波段，阿尔玛无论白天还是黑夜都能工作。

阿尔玛天线阵所具有的上述优势，使它所提供的资料涉及了人们所关心的课题，从大爆炸能量的来源、宇宙的起源，到星系如何从最冷的宇宙气和宇宙尘中形成、恒星的起源、行星的起源，检测气体云中的氢和构成其他生命必需的原始物质，还可以研究生命的起源等。对于其他天文望远系统来说，所观测到的宇宙冷气和冷尘像一片墨迹，这个阵列由于它的高清晰度和高分辨率，可以清晰地看出其中详细的结构。

现在，全世界已经有900个天文学研究组在利用这个阵列发回来的数据工作。利用阿尔玛提供的数据资料，已经获得了惊人的研究结果，例如，首先看到了围绕着御夫座的螺旋结构，它提供了这颗正在走向死亡的红巨星的内爆情况，也提供了通过向外辐射物质形成其他星体的过程。在阿尔玛的数据还有更惊人的发现，在400光年之遥的一颗星的周围物质里，存在着“糖分子”，由此提供了那里可能有生命过程的证据。

阿尔玛工程的重要意义可以与人类登上火星相比。工程的总指挥沃尔夫冈·怀尔德说：“它的出现，就像用肉眼观星时代突然有了望远镜一样，是人类观测能力的巨大飞跃。”阿尔玛将为我们揭开通向宇宙和众星的新纪元。

关键词： 阿塔卡玛大型毫米波天线阵，阿尔玛，Atacama large millimeter array，ALMA

图1： https://jarphys.wordpress.com/2013/09/30/syzygy-radio-telescopes-alma-nazca

图2： http://www.eso.org/public/news/eso0935/

图3： http://faculty.orangecoastcollege.edu/sgilbert/book/10-1-PrimitiveArrays-B/index.html wdGU63w3XWH4Snj5bnZuG5IzlQO7BvKfh1u65BvqJEZanbBSqojPj5ZvsigrtOOi