共同探寻宇宙膨胀的暗能量之谜

来源：人民日报

中国与巴西等国联合打造BINGO射电望远镜

共同探寻宇宙膨胀的暗能量之谜

就像在人声鼎沸的体育场里听清一根针落地，并精确判断它的位置

捕捉宇宙中重子声学振荡信号射电望远镜的建成效果演示图。

捕捉宇宙中重子声学振荡信号射电望远镜合作组供图

巴西东北部帕拉伊巴州乌鲁布山脉间，直径达40米的射电望远镜主体结构面向深空，等待接收来自宇宙深处的微弱无线电信号。这台望远镜是中国与巴西等国联合打造的捕捉宇宙中重子声学振荡信号射电望远镜（BINGO），为中巴在高端科技领域深化务实合作搭建起新的平台。

从科学目标设计到主体结构制造，从理论模型到数据算法，从青年互访到人才培养，中巴科研人员在一次次讨论、测试、论证、调试中并肩前行，借助这只望向宇宙深处的“巨眼”，共同探寻宇宙膨胀的暗能量之谜。“这不仅是一台用于探索宇宙的科学装置，更是巴中科技合作不断深化的生动体现。”巴西圣保罗大学物理学院教授、BINGO项目首席科学家埃尔西奥·阿卜达拉说。

“研究宇宙漫长演化中的结构特征”

“BINGO的核心使命，就是通过接收来自宇宙深处的微弱无线电信号，研究宇宙漫长演化中的结构特征。”阿卜达拉告诉记者。

如何理解BINGO的功用？这一切要从暗能量说起。中国科学院上海天文台副研究员张佳骏表示，20世纪末，科学家通过观测发现，宇宙膨胀并未像过去推测的那样逐渐减速，反而正在加速，暗能量成为现代宇宙学中最重要也最神秘的问题之一。

暗能量看不见、摸不着，科学家只能通过它对宇宙整体膨胀产生的影响来间接探测。捕捉宇宙中重子声学振荡信号正是研究暗能量的重要方法之一。宇宙早期，物质与辐射相互作用，在大尺度结构中留下类似涟漪的印记，即“重子声学振荡”，也被称为“标准尺”。随着宇宙膨胀，“标准尺”被拉伸。于是，通过测量不同时期“标准尺”的变化，科学家便能推算宇宙膨胀历史，进而探究暗能量的性质。

怎样在浩瀚宇宙中读准这把“标准尺”？“BINGO首先是找宇宙里的氢原子。”张佳骏介绍，氢是宇宙中最丰富的元素，中性氢原子会发出一种波长约21厘米的谱线，它们在传播过程中受到宇宙膨胀影响，波长会被逐渐拉长到25厘米、30厘米甚至更长。这些被“拉长”的信号，记录着宇宙膨胀的历史。通过测量不同方向、不同距离上中性氢信号的强弱变化，科学家可以“绘制”出宇宙中物质分布的地图，进而分析宇宙结构与演化。

张佳骏比喻说，利用中性氢信号观测宇宙，就像在人声鼎沸的体育场里听清一根针落地，并精确判断它的位置——正因如此，一台望远镜的观测环境、接收系统、算法能力和工程精度，都会直接影响它能否“听见”宇宙深处的微弱回响。作为射电天文和空间科学领域的重大国际合作项目，BINGO承载着中巴双方乃至全球科学界探索暗能量之谜的希望。

阿卜达拉说，与传统望远镜逐个锁定星系的方式不同，BINGO有着独特的创新设计，采用中性氢强度映射技术测量重子声学振荡，不需要逐个识别星系。“这种方式覆盖范围更广、效率更高，也更适合研究宇宙的整体演化，成本还显著低于大型射电干涉阵列望远镜。”在他看来，BINGO采用固定反射结构和专门定制的接收系统，在科学前沿目标与工程现实条件之间实现了良好平衡。

“大型科学项目的推进离不开国际协作”

一项前沿科学构想从图纸走向实际，需要科学目标、台址选择、工程制造、系统集成和数据处理等多环节紧密衔接。BINGO项目的推进，是中巴双方优势互补的结果。

BINGO台址位于巴西东北部的帕拉伊巴州，周围山脉形成天然屏障，有助于降低外界无线电噪声干扰，为探测微弱宇宙信号提供良好环境。巴方长期参与项目科学目标设定和现场建设组织，推动这项大科学装置在巴西落地。

上海交通大学、扬州大学、中国科学技术大学、中国科学院上海天文台、中国电科网络通信研究院等多家单位组成交叉学科团队，深度参与BINGO项目设计与研究，在理论模型、数据算法、结构设计和工程制造等方面发挥重要作用。

工程制造考验着中巴双方的协同能力。BINGO主反射体口径40米，副反射体口径36米。若按常规方式制造面板，仅模具成本就十分高昂。为控制造价并保障精度，项目团队反复沟通、推敲，历时数月找到较优方案：主反射面由20种尺寸、528块面板组成，副反射面由33种尺寸、708块面板组成。支撑这些反射面板的，是由数千根钢管和大量螺栓球构成的复杂钢结构。为降低安装难度，中国工程团队不断优化结构形式，减少钢管种类，并在每根钢管上标印编号，使现场组装更加清晰有序。

“巴方主导科学目标与设计，中方则在工程制造和技术实现上发挥突出优势，这样的分工既自然又高效。”阿卜达拉用“互信”与“互补”概括巴中合作的精髓。“大型科学项目的推进离不开国际协作，巴中两国优势互补，才让这一前沿科学构想一步步落地。”

互补还体现在BINGO与“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST）的协同上。据介绍，FAST主要观测天区集中在北半球，BINGO观测天区主要位于南半球，视场更大。张佳骏形容，FAST像“细致入微的全能超级探针”，BINGO像“专职的全局扫描机器”，“两边配合起来的话，就可以对宇宙研究得又广又精”。

目前，BINGO项目已进入主体结构安装和后续调试的关键阶段。接下来，项目将陆续推进接收器安装与标定、电子系统整体集成、稳定性测试等关键工作，随后进入科学调试阶段。“这是项目从‘建起来’到‘用起来’的重要一步。”阿卜达拉说，只有经过严格调试，才能确保未来获取的数据稳定、可靠。

“为全球科技合作贡献发展中国家的智慧”

张佳骏还记得，2025年底刚到BINGO台址时，施工现场红土飞扬，他的裤子上总是沾满红泥，笔记本上也蒙了一层薄薄的红土。“那一刻，仰望星空的梦想和脚踏实地的工作终于有了现实的连接。”他感慨说，“这些尘土之上是望远镜的地基，将托举着我们向宇宙发出‘天问’。”

在中国科研人员赴巴西参与建设的同时，巴西学者、学生也来到中国工作。“很多巴西学生在项目中成长起来，为巴西未来参与更多国际大科学工程打下坚实基础。”阿卜达拉说，2024年起，巴西青年科研团队来到中国科学技术大学开展科学研究，同时学习相关技术，并尝试将其应用到BINGO项目中。

亚历山德罗·马林就是其中一员。在攻读博士期间，马林同另一位巴西学者完成BINGO光学设计的理论分析和模拟，后又同中国工程师对接，围绕光学系统制造方案开展建模与论证。马林说，申请博士后时，他选择了中国科学技术大学。中国科研人员的专业精神、严谨态度与长期合作中建立的信任，是他做出这一选择的重要原因。

如今，马林正参与指导和协助巴中学生开展射电数据处理、望远镜技术和信号处理软件优化等研究，并推动有潜力的巴西学生到中国科学技术大学交流。

目前，BINGO团队已与FAST、“天籁计划”等重要国际科研团队及射电望远镜设施签署合作谅解备忘录，未来将在数据共享、科学研究和人才培养等方面持续推进合作。

“BINGO的实践充分证明，各国可以在平等互利的基础上开展高水平科技合作。”阿卜达拉说，巴中双方在天文观测、数据处理、人工智能和空间技术等领域合作空间广阔。“科研、技术创新、人才培养”相辅相成的合作模式不仅为两国带来长期收益，更提升了全球南方国家在国际大型科研项目中的整体影响力，“为全球科技合作贡献发展中国家的智慧”。

版式设计：张芳曼