随着非洲下一代射电望远镜的到来，纳米比亚迎来了天文学的新曙光

当南非的太阳落入地平线以下时，纳米比亚沙漠便陷入了寒冷的黑暗之中。这片天空没有频繁的阴雨天气，也没有城市灯光污染的干扰。在没有月亮的夜晚，星星是唯一的光源——像珍贵的、闪闪发光的珠宝一样点缀着天空的黑色画布。这片晴朗的无阴天空是天文学家的天堂。

“非洲是一个美丽的大陆，”肯尼亚科学教育家苏珊·穆拉巴纳说。“我们很荣幸能拥有黑暗、无污染的天空。”

非洲土著长期以来一直依靠恒星和行星的位置来记录时间和季节，并塑造社会和意识形态。构成他们文化的许多数学元素后来在世界各地的其他神话、传说和社会中得到认可。但更大的太空界现在才开始流行起来。

在过去的几十年里，非洲已成为世界级望远镜的首选之地，这些望远镜推动了当地天文学的复兴。如今，非洲大陆共有 36 个天文台。其中包括纳米比亚高原霍马斯地区的高能立体望远镜系统 (HESS)，该系统用于寻找超新星和脉冲星风星云的宇宙射线痕迹。同时，在北开普省干旱的沙漠卡鲁地区，南非大型望远镜 (SALT) 跟踪星系和类星体。

下一个加入这一行列的天文台是非洲第一台毫米望远镜，也称为非洲毫米望远镜或 AMT，它将使用无线电波探测宇宙最黑暗部分的物体。在揭示宇宙新秘密的同时，AMT 还可以为当地人带来新的机会。南部非洲科学家认为，这台望远镜是培养新一代研究人员和重建该地区天文学的更大运动的一步。

纳米比亚大学物理、化学和材料科学系主任 Eli Kasai 表示：“AMT 是非洲大陆许多人都为之兴奋的项目。该领域本地专业知识数量的变化是我们作为一所大学和一个国家所期待的另一个令人兴奋的发展。”

AMT 将建在甘斯伯格山上，该山位于纳米比亚西南部的一个自然保护区内。这座海拔 7,700 英尺的高原峰顶位置偏远，距离纳米比亚首都温得和克 77 英里，远离人类活动和人口稠密的城市，夜空中充斥着光污染。该地区全年降雨量少，云量更少，这为天文观测提供了独特的地质和大气优势。

纳米比亚温得和克大学的科学家与荷兰奈梅亨拉德堡德大学合作完成了这个预计耗资 2500 万美元的项目，并计划在大约五年内开始运行。一旦上线，这架近 50 英尺高的望远镜将参与多项实验，例如追踪银河系中的气体以研究恒星的诞生、监测遥远的活跃星系以及收集有关神秘的宇宙食人者（即黑洞）的线索。

天文学家称该天文台是未来黑洞研究的“缺失环节”，因为 AMT 将加入事件视界望远镜 (EHT) 合作组织的行列，该组织是一个同步射电天文台的全球网络，旨在探索这些难以捉摸的实体的性质。

监视超大质量黑洞

天文学家普遍认为，超大质量黑洞位于许多星系的中心，包括银河系。2019 年，EHT 拍摄了首张黑洞照片，为这一理论提供了更多有力证据。M87 星系中心黑洞周围的多种光线模式让研究人员能够测量和观察这些天体的基本特性，包括其边缘或事件视界。这个“不归点”是一个边界，在这个边界上，逃离黑洞所需的速度超过了光速。任何超过这个点的东西都会被吸出宇宙。迄今为止，还没有人造力量能像它一样强大。虽然图像和数据确实揭示了这些巨大的恒星黑洞，但它们也引发了有关我们宇宙复杂性的新问题。

纳米比亚大学副教授迈克尔·巴克斯表示：“EHT 的下一步计划实际上是从拍摄黑洞照片转向拍摄黑洞视频。”但要做到这一点，必须明确一件事：需要在世界各地安装更多望远镜。

截至 2022 年，EHT 网络由 11 台国际望远镜组成，所有这些望远镜都以某种方式帮助研究黑洞的物理特性。该网络主要以美洲为中心，大多数望远镜位于北半球。南半球的额外望远镜将使其余望远镜之间实现更好的通信和更广泛的数据集。这就是 AMT 的作用所在：新增加的望远镜将大大增强 EHT 对夜空的覆盖范围。

目前，AMT 团队正处于关键的设计审查阶段，其中包括勘测甘斯伯格山以确定天文台的确切位置。望远镜的基础将由 2003 年退役的瑞典 ESO 亚毫米望远镜的部件翻新而成，并采用新技术来探测电磁波，特别是遥远宇宙物体和活动发射的毫米无线电波。这将使单口径射电望远镜能够观察诸如小黑洞和大黑洞亮度差异等特征。在能够拍摄更高质量的超大质量黑洞图像和视频的同时，AMT 还可以将 EHT 的总观测时间延长约 30%，这一提升可以让天文学家连续观测更长时间的天空。

非洲天文学家的新途径

尽管它巩固了 EHT 合作者对宇宙的了解，但望远镜的大部分时间实际上将用于帮助当地天文学家开展自己的研究。南非研究人员希望它也能为纳米比亚规模虽小但不断发展的天文学界提供繁荣发展的机会。

这并不是纳米比亚首次启动太空研究工作：该国长期以来一直在鼓励人们对当地天文学的兴趣和活动。例如，2016 年，纳米比亚研究人员帮助证明了银河系中部存在一个高能“陷阱”，它由浓缩的宇宙射线组成——粒子在太空​​中的传播速度几乎与光速一样快。但后勤和经济挑战阻碍了该国进一步拓展这些科学途径。

穆拉巴纳说：“对于某些人群或某些地区来说，天文学可能是一门非常遥远的科学。”

穆拉巴纳小时候就对天文学非常着迷，但她在肯尼亚的农村几乎没有机会获得实践经验。她 20 岁时才终于有机会通过望远镜观察天空。穆拉巴纳说，虽然年轻一代可能对太空和天文学感兴趣，但相对而言，非洲很少有资源和专家鼓励他们留在这个领域。

纳米比亚人口为 250 万，有两所公立大学和一所私立大学，约有 6 万名学生。纳米比亚科技大学和纳米比亚大学提供物理学和天体物理学专业的本科和研究生课程，而私立国际管理大学不提供任何科学学位。Backes 表示，纳米比亚大学没有足够的本地天文学家。他将部分原因归咎于学生人数少和缺乏资金机会，但他说，更大的问题是，有多少有前途的纳米比亚学生最终在国外学习并留在国外。Backes 说，对于一个高等教育人口有限的小国来说，这“对系统来说是一个重大损失”。

像巴克斯和穆拉巴纳这样的科学家和社区领袖正在领导当地天文学研究在纳米比亚和肯尼亚等地扎根的努力。例如，穆拉巴纳现在通过移动望远镜向孩子们讲授知识，这是肯尼亚的一个移动展览，她创办该展览的目的是通过天文学增加人们接触科学和技术的机会。穆拉巴纳说，人们对航天工业的兴趣日益浓厚，这对下一代来说尤其有希望。

“看到非洲大陆天文学的未来，以及它将创造什么，真是令人兴奋，”穆拉巴纳说。“非洲大陆的航天工业正在不断发展壮大，所以对于年轻人来说，这是一个非常激动人心的时刻。”

AMT 是这一研究运动的核心，推动着该国成为天文学领域的强国。该项目计划制定自己的教育和推广计划，以鼓励下一代南部非洲天文学家和天体物理学家——其中一部分已经启动。除了支持奖学金和研究金外，AMT 还将拥有一个移动天文馆，这是一个充气圆顶，可以投射夜空的互动图像。这个电动天文馆将访问纳米比亚各地的学校。圆顶将旨在让超过 150,000 名儿童同时一睹宇宙，并对教师进行有关该计划的培训，以确保带回课堂的课程在未来几年继续发挥作用。

“我们的目标是激发这些孩子的兴趣，不仅是对天文学领域，还包括对[所有] STEM 领域的兴趣，”Kasai 说道。“这也增加了在不久的将来培训更多纳米比亚人学习天文学的前景，使他们积极开展研究并与全球天文学界的其他成员合作。”

这种全球认可还可能带来大量来自国外的研究人员和资金，为当地科学界提供国际支持。尽管非洲大陆已经改善了与许多国际机构和研究团体的关系，但一些科学家认为非洲国家必须团结起来，鼓励人们对科学的兴趣。随着越来越多的人认识到卫星技术、火箭工程、发射和太空探索各个方面的重要性，穆拉巴纳认为，这不仅是天文学的激动人心的时刻，也是非洲科学蓬勃发展的激动人心的时刻。

“我认为每个人都热爱科学，每个人都是科学家，无论他们来自哪里，”她说。“现在是我们非洲人培养更多科学家的时候了。”