阿雷西博射電望遠鏡。圖片來源：康奈爾大學(xué)
來源 Wired, The Atlantic 等
編譯 魏瀟 王千玥
編輯 魏瀟
在中國建成“天眼” FAST 之前，全球大射電望遠鏡的稱號屬于美國阿雷西博（Arecibo）望遠鏡。這個口徑超過 300 米的射電望遠鏡坐落在加勒比海波多黎各一個郁郁蔥蔥的山谷中，半個世紀以來一直在追蹤來自宇宙的射電信號，為數(shù)千名天文學(xué)家提供了數(shù)不清的觀測數(shù)據(jù)。然而今年 8 月初的一個凌晨，一條突然崩塌的支撐鋼纜將阿雷西博標(biāo)志性的巨型反射面劃出了一道 30 米長的“傷口”，這個人類探測地外文明的強大“武器”就此陷入沉默。
嚴重損壞
阿雷西博望遠鏡和中國“天眼”一樣，利用了山谷中石灰?guī)r收到流水腐蝕后形成的碗型大坑作為底座。它由一個直徑 305 米的球面天線盤（主反射面）、一個通過可移動懸臂支在這個“大鍋”上的三角形平臺和其下方懸掛的圓屋組成。圓屋重達 75 噸，其中安置了阿雷西博的第二和第三反射面，以及雷達發(fā)射機和微波接收機。
阿雷西博射電望遠鏡。圖片來源：阿雷西博天文臺由于三角平臺和圓屋和“大鍋”的直線距離超過 500 米，因此主要依靠周圍三座鐵塔架設(shè)的十幾根碗口粗細的鋼纜支撐。這次發(fā)生在凌晨的損毀事故，正是由于其中一根鋼纜突然斷裂——從數(shù)百米高度擊落的強大破壞力不但將“大鍋”和它下方用于支撐的鋼架拉出了一道大口子，還碰壞了上方的圓屋。阿雷西博主要任務(wù)之一是接收來自宇宙中各類天體發(fā)出的射電波，它的“大鍋”是匯集這些信號的主反射面?，F(xiàn)在這個最關(guān)鍵的部位破損嚴重，整個望遠鏡的運行也隨之停止。
阿雷西博受損情況。圖片來源：University of Central Florida目前尚不清楚是什么原因?qū)е轮武摾|斷裂，負責(zé)管理阿雷西博的中佛羅里達大學(xué)（University of Central Florida）副校長助理 Zenaida Kotala 對 Wired表示，目前正在尋找支撐鋼纜斷裂的原因，并且和工程師一起確定維修策略，盡快恢復(fù)望遠鏡的運行。
天文觀測重鎮(zhèn)
雖然阿雷西博已經(jīng)不是世界上大的射電望遠鏡了，但它自 1963 年建成以來一直是天文學(xué)家探索宇宙的重要工具，不斷刷新著人類對外太空的理解。1994 年天文學(xué)家利用阿雷西博對脈沖星進行研究時，發(fā)現(xiàn)了首個系外行星存在的證據(jù)。阿雷西博還發(fā)現(xiàn)了首個毫秒脈沖星，這種快速旋轉(zhuǎn)的恒星可以被用作尋找引力波的天文學(xué)時鐘。此外，它還是來自宇宙的神秘高能量輻射電波——重復(fù)快速射電暴（repeating Fast Radio Burst）的首個“記錄者”。
不過，阿雷西博最出名的工作，可能還是尋找外星文明。1974 年，時任阿雷西博天文臺臺長的 Frank Drake 和他的同事、著名天文學(xué)家 Carl Sagan 利用這臺射電天文望遠鏡向一個距地球 12000 光年的星系發(fā)射了世界首條星際信息，用圖像描繪了人類、我們的 DNA 結(jié)構(gòu)以及阿雷西博的標(biāo)志性天線。從那時起，阿雷西博就一直在“聆聽”那些可能來自外星文明的信號。
人類通過阿雷西博向宇宙發(fā)射的第一條信息。圖片來源：Wikipedia/Arne Nordmann此外，阿雷西博擁有一臺強大的無線電發(fā)射機（它就安裝在那個被碰壞的圓屋下面），能夠?qū)o線電波聚集成非常小的輻射束發(fā)射出去。這些電波碰上太陽系中的天體（例如小行星）后會被反射回來，但回波的能量很小，只有阿雷西博這樣口徑巨大、靈敏度非常高的射電望遠鏡才能接收。“它發(fā)射接收雷達信號的能力使它對行星科學(xué)的研究尤為珍貴，”非盈利組織“行星協(xié)會（Planetary Society）”的首席科學(xué)家 Bruce Betts 這樣對 Wired 表示。通過研究這些物體反射的無線電信號，行星科學(xué)家能夠獲得行星軌道的信息，構(gòu)造出行星表面的地圖，還能研究它們的構(gòu)成成分。事實上，阿雷西博在 NASA 的行星防御計劃中扮演了重要角色——他們的目標(biāo)是對那些可能威脅地球安全的天體進行監(jiān)測和處置。
懸吊在“大鍋”上方的三角平臺和收納無線電發(fā)射機等裝置的圓屋。圖片來源：阿雷西博天文臺傷痕累累
這次事故可能是阿雷西博遭遇的最嚴重損傷，不過在此之前這臺大型射電望遠鏡的運氣也不怎么好。2014 年，一場地震損壞了一條鋼索；2017 年，颶風(fēng)瑪利亞席卷加勒比海多個島嶼，波多黎各遭到了毀滅性打擊，阿雷西博也受到嚴重影響：懸在“大鍋”上方的一根天線被暴風(fēng)吹了下來，把主反射面的鋁板戳了一個大洞，望遠鏡被迫關(guān)停了將近一周。當(dāng)時全世界的天文學(xué)家都在爭相觀測首個進入太陽系的系外天體“奧陌陌”，阿雷西博的缺席讓不少天文學(xué)家錯過了這次難得的觀測機會。
雪上加霜的是，當(dāng)時阿雷西博望遠鏡的主管單位美國國家科學(xué)基金委員會（NSF）已經(jīng)不想再對它進行投資，正在考慮將望遠鏡和天文臺移交給其他機構(gòu)。所幸 NSF 仍然在 2018 年提供了 1230 萬美元的修復(fù)資金，并且和以中佛羅里達大學(xué)為首的財團達成了移交協(xié)議。但直到最近一次事故發(fā)生時，颶風(fēng)瑪利亞的影響仍在持續(xù)——望遠鏡的結(jié)構(gòu)損壞已經(jīng)得到修復(fù)，然而技術(shù)人員依然在仔細校準(zhǔn)它的主反射面，幫助阿雷西博恢復(fù)對高頻無線電波的靈敏度。
但是，科學(xué)家們沒有放棄這臺傷痕累累的射電望遠鏡。阿雷西博天文臺行星宜居實驗室主任 Abel Méndez 對《大西洋月刊》表示，他相信阿雷西博望遠鏡會和以前一樣，從最近一次的挫折中恢復(fù)過來。“雖然（又一次受損）是挺令人沮喪的，” Méndez 說，“但我的想法是：‘好吧，先休息一會吧，我們會回來的’。命運是可以被改變的?！?/p>
主要參考來源：
https://www.wired.com/story/the-iconic-arecibo-telescope-goes-quiet-after-major-damage/
https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/08/arecibo-observatory-damage-seti/615214/
https://www.ucf.edu/news/ucf-led-consortium-manage-arecibo-observatory-puerto-rico/
重慶分公司
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