由中央研究院天文及天文物理研究所（簡稱中研院天文所，ASIAA）領導的國際團隊，在臺灣研發組裝的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（簡稱ALMA）「第一頻段接收機」，現已成功安裝在智利的ALMA天線上，並首次成功接收到天體訊號。此次第一頻段接收機的成功安裝與首次成功取得訊號，是第一頻段接收機計畫經2016年ALMA董事會正式核准、並於2019年順利通過製造準備審查後，超過10年努力下最重要的里程碑。

臺灣卓越工程能力已受世界肯定，為最先進的電波天文學貢獻良多

ALMA位於智利北部、海拔5000公尺高的阿塔卡瑪沙漠，由66座天線形成干涉儀，是目前世界最大的望遠鏡。ALMA能偵測到毫米到次毫米波段的細節，並獲得比哈伯太空望遠鏡清晰十倍的影像，締造電波天文學的開創性研究。目前配備8個不同頻段的接收機，範圍涵蓋84 GHz到950 GHz，並規劃最終將有10個頻段的接收機。第一頻段是目前剩餘兩個尚未安裝接收機的頻段之一。第一頻段接收機計畫是中研院天文所負責的最大儀器計畫之一，經由臺日雙方協議，使臺灣科學家可以經由ALMA-東亞計畫爭取ALMA的觀測時間。

第一頻段接收機是令人印象深刻的技術成就。憑藉它在35 GHz至50 GHz（對應波長約6到8.5 mm）超廣頻寬範圍內的極低雜訊，成為這個世代最靈敏的接收機之一。只有在中研院天文所領導下的國際團隊，才有可能成就它的研發和複雜的技術實現。在臺灣，尤其是中研院天文所與國家中山科學研究院航空研究所（簡稱中科院航空所，NCSIST ASRD）之間的合作，是這個國際計畫能夠成功的關鍵。ALMA第一頻段接收機計畫主持人、中研院天文所副研究員高培邁（Patrick Koch）認為，「第一頻段接收機的實現證明了臺灣卓越的工程能力，這使我們能夠站在電波天文學儀器的最前沿，並為最先進的觀測儀器做出貢獻。」中科院航空所所長齊立平則表示：「本所與中研院天文所合作數十年參與多項國際研究計畫，包括次毫米波陣列望遠鏡、李遠哲陣列望遠鏡、格陵蘭望遠鏡、及ALMA東亞接收機前段整測中心（EA FEIC, East Asia Front End Integration Center）。成果獲得國際的肯定與信任，本所身為計畫團隊成員深感驕傲與榮耀。中研院天文所於獲得第一頻段接收機的研發授權後，再次選擇本所為最佳夥伴，由本所執行機構設計與分析、微波元件的驗證與允收、接收機組裝測試和品保報告。目前已運交智利觀測支援基地的第一頻段接收機，成功的接收到第一道訊號，是對開發團隊的鼓勵和代表階段性的成功，本所身為團隊的一員感到光榮。」

ALMA第一頻段接收機的成功，將為科學領域開闢新疆界

對每個全新的接收機來說，成功獲取第一道訊號標誌著一項重大突破，因為它是天體發出的訊號（光）第一次通過整座望遠鏡：從集光天線起，進入接收機與接續的後端訊號處理系統，最後抵達顯示著觀測結果的電腦螢幕上。為了達成此目標，接收機安裝後，首項測試是在2021年8月14日，藉由觀測月球邊緣取得單一接收機的第一道訊號，緊接著在8月17日，利用觀測類星體成功「聯結」安裝在兩個不同天線上各自的第一頻段接收機，而獲得「第一道干涉條紋」，並在8月27日成功測試三座天線間的「相位閉合」，且取得第一道電波光譜 ── 這些測試是對設計、製作、組裝等階段大功告成的一項終極檢驗，十多年艱苦精密的工作終告一段落。第一頻段接收機計畫經理、中研院天文所研究技師黃耀德表示，「看到裝在天線上的第一頻段接收機的首次成果，是我們最自豪的時刻。這使得ALMA的第一頻段能夠縮小毫米/次毫米波和厘米波電波天文學之間的差距。這次的成功是這個計畫的重要里程碑，也是電波天文儀器的巨大成就。」

在疫情之下，所有測試都是由位於智利ALMA當地的工作人員通力合作下完成。ALMA資深工程師 Giorgio Siringo表示：「在疫情危急的情況下，所有活動都必須遠端操作，橫跨洲際進行合作，是這項任務最大的挑戰。」第一頻段計畫工程師、中研院天文所副研究員黃裕津說明：「經過漫長的努力，我們才能從計畫的起點到這個重要的里程碑，如果沒有來自中央研究院與科技部的贊助，及所有全世界各合夥機構的無縫合作，我們不可能達到這個里程碑。由ALMA第一頻段接收機計畫積累的豐富知識和經驗，將成為我們迎接下一代電波天文儀器開發挑戰的基礎和起點。」第一頻段系統工程師章朝盛補充道：「這令人興奮的成果是臺灣微波工程界研發、製造、組裝與測試實力的展現，也是全方位參與未來國際電波天文計畫設計研發的重要試金石。」

第一頻段接收機一旦安裝在全部66座ALMA天線上之後，可望在各科學領域中開闢新疆界。它是ALMA望遠鏡上頻率最低的接收機，靈敏波段接近1厘米，比ALMA的其他頻段接收機更能深入觀察遙遠的紅移宇宙，從而探測到次毫米宇宙中最遙遠的天體。科學家也引頸期盼著第一頻段接收機能在行星形成研究方面，取得進一步的突破性發現。ALMA第一頻段接收機計畫科學家、中研院天文所助研究員顏士韋表示：「它使我們能夠在可能形成行星的地區探測到厘米大小的塵埃顆粒和小卵石。有了第一頻段接收機，我們可以研究塵埃顆粒的生長，並最終瞭解行星是如何從星際塵埃中形成的。」臺灣預計在2022年底完成交付66台第一頻段接收機以及7台備用機至智利ALMA天文台，所有接收機的安裝工作也將在交付後不久完成。

日本國立天文台（NAOJ）的ALMA-東亞計畫經理 Álvaro González 認為：「ALMA第一頻段接收機成功接收到第一道天體訊號，是東亞ALMA發展計畫的一大里程碑，不僅為天文學界提供眾所期盼的觀測新頻段，也代表NAOJ和ASIAA在ALMA計畫長期合作下的重大成就。」第一頻段接收機計畫由臺灣中研院天文所與日本國立天文台、加拿大赫茲堡天文物理研究所（HAA）、美國國家電波天文台（NRAO）以及智利大學組成國際合作團隊，是東亞ALMA發展計畫的一部分。本所並與國立臺灣大學、國立中央大學、國立中正大學、國立臺北大學合作開發接收機內部使用的關鍵電子元件，以及與中科院航空所合作製造、整合測試和組裝。本計畫經費由中研院與科技部支持。