平方公里阵列射电望远镜（英文名：Square Kilometre Array，简称：SKA）是由全球超过10个国家合资建造的综合孔径射电望远镜阵列。项目总部设在英国，观测设施分布在澳大利亚和南非及其周边8个国家的无线电宁静区。

2000年，开启SKA望远镜选址过程，委员会最终决定澳大利亚和南非进入候选名单，2011年11月，中国与澳大利亚、南非、英国、法国、荷兰、意大利等国在罗马共同创建了国际SKA组织，2019年3月12日，来自15个国家的部长、大使及高级代表齐聚罗马。中国（由科技部张建国副部长代表）与澳大利亚、意大利、荷兰、葡萄牙、南非、英国共七国政府首批签署了SKA天文台公约。SKA的建设于2021年7月启动，计划到2028年完成第一阶段，即SKA1，届时达到总规模的10%。SKA的建成标志着天文学领域的一次重大变革，它能够全面、深入地探索宇宙的演化规律，预期会孕育出重大的科学发现和技术突破。

SKA由约2500面直径15米的碟形天线（高频）、250个直径约60米的致密孔径阵列（中频）和130万个对数周期天线组成的稀疏孔径阵列（低频）构成，覆盖50MHz至20GHz的频率范围。这个射电望远镜阵列的等效接收面积达到平方公里级别，会成为世界上最大的射电望远镜。

SKA的建设和运行不仅是天文学的一次飞跃，也是国际合作的典范，展现了多国共同努力解决人类共同面临的科学问题的精神。随着SKA的逐步建成，预计为人类带来对宇宙更深层次的理解和认识。

二十世纪九十年代初，包括中原地区在内的十个国家共同发起了建造SKA的倡议（当时称为LT，即LargeTelescope。SKA的名字是后来才有的）——在地球射电天文环境被毁灭之前，全球合作建造大型射电望远镜，探测遥远宇宙。

国际上共有中国、澳大利亚、南非、阿根廷四个候选国竞争SKA台址。2006年7月，经过为期三天激烈的竞争，国际SKA推进委员会对四国进行了详细评估，排序依次为：澳大利亚、南非、中国、阿根廷。2006年9月，委员会最终决定取前两名澳大利亚和南非进入短名单（shortlist），中国竞争SKA台址的努力报憾未能成功。

2011年11月，中国与澳大利亚、南非、英国、法国、荷兰、意大利等国在罗马共同创建了国际SKA组织，SKA办公室的工作人员（当时只有11人）从曼彻斯特大学校园的临时办公室搬到了英国曼彻斯特大学所属的JodrellBank天文台，开启了SKA的建设准备阶段。当时中国科学院国家天文台代表中国参加SKA。一年后，科技部正式代表中国参加SKA组织并负责中国的SKA计划。2015年4月确定英国为SKA永久总部国，SKA全球总部位于英国曼彻斯特大学所属的JodrellBank天文台，并对此进行扩建。

2019年3月12日，来自15个国家的部长、大使及高级代表齐聚罗马。中国（由科技部张建国副部长代表）与澳大利亚、意大利、荷兰、葡萄牙、南非、英国共七国政府首批签署了SKA天文台公约。公约的签署，标志着SKA组织正式开启向政府间国际组织（Inter-GovernmentalOrganisation，IGO）过渡的进程。

2021年1月15日SKA天文台正式成立，2021年2月3日至4日，正式启动在新成立的SKAO理事会第一次会议上。7月，SKA天文台启动望远镜建设工作，SKA由此正式步入建设阶段。

2022年7月26日，天文学家最新发明一种方法“透视”早期宇宙的迷雾，这样便于探测到宇宙早期恒星和星系释放的光线。观察这些宇宙初期恒星形成是科学家长期以来的一个目标，因为这将有助于解释宇宙是如何从大爆炸后的虚无境地演变成138亿年后现今观察到的复杂宇宙，这是詹姆斯·韦伯空间望远镜太空望远镜和平方公里阵列射电望远镜(SKA)的主要勘测任务之一。2024年10月，中国暗能量探测天籁项目正式加盟国际大射电天文台SKA探路者集团。

射电望远镜就是探测射电波段的理想设备，主要由3部分组成:收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机以及信息记录、处埋系统，射电望远镜的工作原理类似于光学反射望远镜，天体辐射的电磁信号被望远镜的精确镜面反射后，同相位到达公共焦点，被高灵敏度接收机接收并放大，送入数据处理系统进行分析。

澳大利亚的候选台址位于其西部，距离米卡萨拉（Meekatharra）大约100公里，南非候选站址位于北开普省的卡鲁盆地，距离卡那封（Carnarvon）大约95公里，部分天线位于博茨瓦纳、纳米比亚、莫桑比克、马达加斯加、毛里求斯、肯尼亚、加纳等周边国家。

碟形天线阵包括3000多个15m口径的碟形天线，其中第一期先建250个。观测频率为300MHz-10GHz，包括0.45-1GHz和1-2GHz两个单像素双极化馈源/接收机系统，但以后也有可能采用PAF多像素馈源。天线反射面精度则按10GHz观测要求设计，以便在未来可以用于高频观测。第一期中大约一半的天线分布在半径0.5km的区域，构成一个高覆盖率的核心，约1/5的天线分布在半径为0.5-2.5km的内圈，其余则5个一组，分布在半径为2.5-100km的外圈，以提供较长的基线。

低频孔径阵工作频率为70-450MHz，总共包括250个基站，其中第一期包括50个基站，每个基站包括11200个双极化振子天线，这些天线接收的信号在每个基站合成为480个波束。与中频阵类似，其中一半的天线分布在半径0.5km为的核心内，约1/5的天线分布在1-2.5km的内圈，其余则分布在半径为2.5-180km的范围内。

SKA项目同时在澳大利亚和南非建设，所有观测仪器分布在半径约3000公里的地理圈内，相互之间采用极高性能的计算引擎和超宽带连接，并设有处理大量数据的“大脑”。这个射电天文望远镜的超大集群，全部反射镜面对宇宙信号的接收面积总计达1平方公里，拥有史上最高的图像分辨率，灵敏度高于任何现存射电望远镜50倍以上，并能以高出1万倍的扫描速度完成中国空间站工程巡天望远镜扫视，发现遥远无边的空间尽头，解答宇宙起源和演化的基本问题。

第一阶段的SKA将由两台望远镜组成：SKA-Low和SKA-Mid。

SKA-Low将覆盖50-350MHz的频率，使用分组到站（孔径阵列）的对数周期偶极子天线，SKA-Mid将覆盖0.35-15.4GHz，使用偏置格里高利碟形天线。

每个望远镜由一个~1-2公里大小的致密核心组成，包含~50%的站点/培养皿，其余受体沿3个螺旋臂对数放置。致密的磁芯为低亮度的扩展区域以及脉冲星和瞬态观测提供了出色的灵敏度，而3臂螺旋提供了基线的无刻度分布，因此在一系列角度尺度上具有均匀的灵敏度和出色的（u，v）覆盖范围。

SKA-Low将由131，072个对数周期偶极子天线组成，分布在512个孔径阵列站，每个站有256根天线。它将位于西澳大利亚州的默奇森射电天文台（InyarrimanhaIlgariBundara）。大约50%的站点将位于直径为1公里的核心范围内，其余站点以6个站点为一组，以三个螺旋臂为对数间隔。最大基线长度约为75公里。

SKA-Mid将包括位于南非北开普省卡鲁射电天文保护区的133个15米SKA天线和64个13.5米猫鼬天线。核心将由大约50%的菜肴组成，随机分布在2公里范围内。其余碟形天线在三个螺旋臂上以对数间隔，提供150公里的基线。

SKA-Low只有一个频段，而SKA-Mid最初部署了4个频段（“第一代”，频段1、2、5a、5b）。对于SKA-Mid，频段3和4是设计基线的一部分，但在资金到位之前不会部署。

来自16个国家/地区的组织在政府或国家协调层面参与SKA项目，或以观察员身份参与SKA项目，包括澳大利亚、加拿大、中国、法国、德国、印度、日本、意大利、荷兰、葡萄牙、南非、韩国、西班牙、瑞典、瑞士和英国。八个非洲国家参与了协调行动，以支持SKA项目在非洲的未来扩展。

来自约20个国家/地区的约100个组织参与了SKA项目的设计和开发，包括望远镜的详细设计。

在科技部的领导下，中国国家遥感中心（NRSCC）一直设立SKA中国办公室，负责管理中国国家SKA计划，以履行中国对SKAO的承诺，参与天文台的治理，提供商定的贡献，并组织和协调与SKA相关的研发活动。

中国工业界和科学界参与了多个SKA国际设计联盟的工程设计和开发工作，包括领导Dish联盟，以及多个SKA科学工作组的早期研究工作。

凭借其前所未有的高灵敏度和角分辨率，SKA1-low 将成为世界上唯一的射电望远镜，用于在再电离 （EoR） 时期对电离结构进行断层扫描成像。中国 EoR 团队由Cathie Zheng 博士在上海天文台，将专注于在 100-200 MHz 频率范围内 20 平方度的目标区域内对 1000 小时的积分时间进行深度观测。将开发许多最先进的技术和算法来控制和减少各种系统误差，例如校准不准确、仪器伪影、天空建模不良、混淆限制等。

脉冲星的高灵敏度观测，包括使用 SKA1 进行搜索和授时，将使我们能够测试极端物理条件下电磁、弱、强和引力相互作用的基本规律。特别是，使用 SKA 对脉冲星时间阵列进行常规观测有助于构建纳赫兹引力波天文台。中国脉冲星团队由李可佳博士将在 SKA1 运行之前与中国的 SKA 探路者集团 500米口径球面射电望远镜 演示可行性。

SKA1-mid 望远镜对中性氢 （HI） 的高精度观测将绘制大尺度结构图，为解决现代宇宙学中的基本问题提供关键信息，包括暗能量和暗物质的性质、宇宙的起源，以及获得关于星系演化的新见解。中国宇宙学团队将利用中国 SKA 探路者天来实验，测试 HI 星系和强度映射观测和校准的关键技术，并在 SKA1 交付前开发 HI 数据分析的新方法和算法。

使用 SKA1 进行的宽带极化中国空间站工程巡天望远镜将获得 2-300 万个星系外源的旋转测量值，这将使我们能够了解 pc 到 Mpc 尺度的宇宙磁场。中国漫画磁场研究团队将利用 500米口径球面射电望远镜 和其他 SKA 探路者的极化观测，专注于银河系、AGNs 和宇宙大尺度结构中的磁场，旨在使用 SKA1 和未来的全 SKA 构建宇宙中磁场的 3D 图片。

SKA 的高灵敏度和分辨率将使我们能够通过追踪中性氢云、恒星形成区域、HII 区域和超新星残骸，以前所未有的发射和吸收细节绘制银河系。中国 ISM 团队将进一步研究星际介质的生命周期：弥散的原子云如何演变成分子云、恒星，最后演变成死星的残余物。

SKA1 的研究将致力于精确定位众多快速射电暴 （FRR），然后使用 FRBS 绘制其传播路径上的等离子体含量，追溯宇宙演化历史，并探测强引力/磁场甚至新物理学下的基本物理过程。由于其前所未有的高灵敏度，SKA1 将极大地帮助扩展 FRB 的检测范围。将提前使用中国的 SKA 探路者集团 500米口径球面射电望远镜 来证明检测高红移 FRB 的可行性。

中国研究团队将利用 SKA1 的高灵敏度和角分辨率来观察低光度 AGN 发射的流出及其与宿主星系中星际介质的相互作用，以及具有各种 AGN 活动的星系中的中性氢。后者包括总质量、空间分布和速度场。结合观测和数值模拟，中国团队将能够显著加深我们对 AGN 反馈在星系演化中的作用的理解。

SKA1 将首次能够提供与光学望远镜相当的高空间分辨率的中性氢图像。中国研究团队将利用 SKA1 及其探路者对大样本星系进行深中性氢成像观测，以系统研究冷气体在不同类型星系中的分布和动态结构，了解环境对星系演化的影响，为星系演化模型提供观测约束， 并揭示了中性氢在星系形成和演化中的作用。

SKA1-low1 将为研究生命起源 （OoL） 提供前所未有的机会。中国 OoL 团队将通过数值模拟和实验研究量化 OoL 场地的物理和化学条件，并评估 500米口径球面射电望远镜 作为 SKA1 探路者在探测太阳系外行星磁场和寻找地外智能信号方面的可行性。

SKA1-low 将提供一个独特的机会，使用射电测量以高精度研究宇宙射线 （CR），使我们能够解决从银河系到银河系外 CR 过渡的令人费解的问题。中国 CR 团队已经开展了对 GRAND 等高能 CR 进行无线电探测的原型实验，开发了识别和重建由 CR 引起的倾斜风阵的算法。该团队还将使用 FAST 搜索 Askaryan 无线电脉冲，这可能是 SKA 最具挑战性的项目之一。

总部在曼彻斯特大学所属的JodrellBank天文台。

SKA的建设挑战主要体现在其庞大的规模和技术复杂性上。SKA由分布在3000公里基线内的大量天线组成，有效接收面积达1平方公里，这使得它成为世界上最大的综合孔径射电望远镜。SKA的数据处理能力也是一个巨大的挑战，它每秒将产生TB量级的数据，这对现代科学技术提出了跨越式的要求，传统算法和软件已无法满足其海量数据处理的需求，因此必须采用自动化的分析处理方法。此外，SKA的数据量甚至可能超过目前全球互联网的数据流量总和，这对数据存储和处理提出了更高的要求。

尽管面临这些挑战，SKA项目也取得了显著的突破。例如，上海天文台SKA团队依托中国SKA区域中心原型机，在SKA数据处理和科学应用方面取得了多项具有国际影响力的成果。此外，SKA的高灵敏度和超高分辨率使其能够探测到过去无法被发现的极微弱信号，例如银河系内的3万颗脉冲星基本上都可以被探测到。SKA还具备毫角秒级的超高空间分辨本领，远超哈勃空间望远镜。

清华大学副教授安海鹏、紫金山天文台研究员黄晓渊、北京大学研究员刘佳等在暗物质物理研究方面取得了重要进展。研究团队发现，现有的低频阵列射电望远镜（LOFAR）、正在建设的平方千米阵列射电望远镜（SKA），以及“500米口径球面射电望远镜”五百米口径球面射电望远镜（FAST）可以超过背景辐射的限制，以更高的灵敏度和更宽的质量范围探寻暗物质。相关研究成果以《利用射电望远镜直接探测暗光子暗物质》为题于发表在《物理评论快报》。

科学探索奖能力：SKA是截至2024年世界上最大的射电望远镜，其灵敏度和中国空间站工程巡天望远镜速度将比现有的最大射电望远镜提高约50倍和10000倍。它将能够探测到过去无法被探测到的极微弱信号，例如银河系内的脉冲星，这将极大地扩展人类对宇宙的认知。

SKA是一个国际大科学工程，由全球多个国家或地区共同出资建造和运行，这不仅促进了国际科技合作，还推动了相关技术的发展。中国在该项目中也扮演了重要角色，并通过参与SKA项目提升了自身的科研水平。

中国科学家认为，SKA是中国参加的天文领域最大国际合作项目，为中国射电天文学实现从跟跑到并跑、领跑创造了难得的机遇。对SKA数据处理问题的解决有助于带动相关产业的发展，甚至引发革命性变化。除了天文学，SKA将对诸如计算机科学、信息学、电子学等领域带来极大的促进作用。

SKA项目的第一阶段（SKA1）计划于2021年开始建设，并预计在2028年完成第一阶段建设任务。具体来说，到2025年前，将建成8只碟型天线和18个低频工作站；到2026年初，将建成64只碟型天线阵列和64个低频工作站；到2027年，将建成133只碟型天线。

SKA项目的第二阶段建设将在第一阶段完成后继续进行，预计整个项目将在2029至2030年间完成。

2018年9月12日，在科技部国家重点研发计划大科学装置专项的支持下，平方公里阵列射电望远镜（SKA）前期数据处理系统建设和相关科学预研在上海正式启动。

2021年3月3日消息，全球多方合作、人类有史以来最大的望远镜——平方公里阵列射电望远镜（SKA）将于2021年7月开始建设，预计2028年将建成10%的规模并投入观测，两个台址分别位于南非及南部非洲8国、澳大利亚西部的无线电宁静区域。

当地时间2022年12月5日，由中方参与核心技术研发的平方公里阵列卫星射电望远镜（SKA）项目全球启动仪式在南非举行。

2024年10月，SKA大射电天文台组织官方认证我国中性氢强度映射中国空间站工程巡天望远镜实验天籁项目为SKA探路者集团。日产天籁项目已建成两种构型的阵列望远镜。一种叫做柱形射电阵列，有三个柱面反射面天线，安装有96个馈源。另一种叫做碟形射电阵列，有16个口径6米的抛物面天线。这些阵列可以用于检验中性氢巡天实验的相关探测技术，从而应用到国际大射电天文台SKA项目中。