地球的“一只眼睛”壞了

Vincent

57年的“世界最大單口徑望遠鏡”頭銜

提到單一口徑射電望遠鏡，很多人第一個想到的可能就是中國貴州的FAST，這座2016年落成的500米全口徑射電望遠鏡，是目前世界上最大的單口徑望遠鏡。

不過在FAST出現之前，從1963年到2016年的57年間，“世界最大單口徑望遠鏡”的頭銜，一直被一個305米口徑的射電望遠鏡“霸占”，它就是美國位于波多黎各阿雷西沃的阿雷西博射電望遠鏡。

阿雷西博射電望遠鏡于1963年落成，是利用一個天然的凹形地建立的。整座望遠鏡由底層直徑305米的接收盤面，以及懸掛于此之上，重達900噸的接收平臺組成。三個鋼筋混凝土高塔拉撐的18根電纜，幫助接收平臺懸吊在盤面之上。

阿雷西博射電望遠鏡主要被用于射電天文學、大氣科學和雷達天文學三個主要研究領域。自1963年正式開啟觀測以來，數千位科學家利用它觀測了宇宙，其中最激動人心的成果是1974年泰勒和赫爾斯發現第一個射電脈沖雙星系統PSR191316。

根據廣義相對論，這兩顆脈沖星的公轉周期會因為相互的引力而變化，因此阿雷西博射電望遠鏡在上千次的觀測后證明了愛因斯坦預言是對的。憑借這一發現，泰勒和赫爾斯一起榮獲了1993年諾貝爾物理學獎。

1991年，天文學家沃斯贊和弗雷爾用這個望遠鏡發現毫秒脈沖星PSR125712的行星系統，又一次轟動科學界。這是天文學家首次發現太陽系外的行星系統。

2001年，美國電氣和電子工程師協會（IEEE）認定阿雷西博射電望遠鏡作為在電機工程領域重要的發明與貢獻，將其列入IEEE里程碑列表中；2008年阿雷西博射電望遠鏡又被列入美國的國家史跡名錄，足以看出阿雷西博在美國人心目中的地位。

不僅如此，阿雷西博射電望遠鏡還是世界上最耀眼的“文化明星”之一，廣泛出現在各種電影、游戲和電視劇中。美國天文學家卡爾·薩根（Carl Sagan）的著名小說《接觸》就曾寫到了它，而根據這部小說其改編的著名科幻電影《超時空接觸》（contact）也在此取景。

另外，1995年上映的007系列電影《黃金眼》中，最后高潮戲份也都集中在阿雷西博射電望遠鏡的巨大接收盤面上，當時給全世界影迷帶來巨大的震撼！

命運多舛，近年多次遭受“重創”

阿雷西博射電望遠鏡自建成后到2011年，一直由美國康奈爾大學負責管理和運行，此后由中佛羅里達大學等和波多黎各城市大學根據與美國國家科學基金會的合作協議管理和營運。每年運行費用大約為1200萬美元，主要由美國國家科學基金會（NSF ， National Science Foundation）承擔相應支出。

2016年5月23日，NSF發表了聲明，稱阿雷西博天文臺可能對環境造成了巨大的影響，似乎要為拆除它而做輿論準備。不過還沒有等到被拆除，望遠鏡平臺就已倒塌。而阿雷西博天文臺將被關閉的消息宣布后，還曾有3.5萬人參與了網絡簽名活動，請求拯救天文臺。

事實上，自2017年來，阿雷西博射電望遠鏡就接連“受傷”，絕對是命運多舛。

2017年，颶風“瑪莉亞”帶來的強風導致430兆赫線路饋送斷裂，并掉到主鏡盤上，損壞了接收盤面上38000塊鋁板中的約30塊。由于阿雷西博的觀測資料，主要依賴于位于圓頂中的饋送和接收器傳送，而不使用線路饋送，因此，颶風造成的傷害并不是很大。

但今年阿雷西博受到的兩次損害，卻是非常嚴重。

2 0 2 0年8月，熱帶風暴“伊薩亞斯”過境波多黎各，造成一根輔助電纜脫線，并在接收盤面上開了一道約30米長的口子，對望遠鏡的運作造成了很大的影響。

然而就在工程師們即將展開修復時，第二根主電纜又于11月6日掉落。工程團隊原本預估，望遠鏡的結構能夠繼續承重，但新事故表明他們預估錯誤，可能危及修復人員的生命。因此國家科學基金會決定終止修復，并于11月19日宣布射電望遠鏡退役并將拆除。

隨后，就是12月1日早上8點左右發生的坍塌事故。從國家科學基金會和社交媒體上發布的圖片來看，該次坍塌造成的損害較為嚴重。儀器接收平臺完全坍塌，接收平臺部分鋁板脫落，露出盤面下的植被。

目前，工程師們已評估了損壞情況，確定望遠鏡的三個支撐塔全部斷裂，重達900噸的儀器平臺墜落到下面的碟形接收盤面上。除此以外，望遠鏡的支撐鋼纜也斷裂了。

綜合目前情況，最可行的方式還是重建。不過考慮到這一方式所花費的巨大開支，并不是一件容易的事情。

多年前命運早已注定？

阿雷西博射電望遠鏡之所以名噪一時，還在于歷史上，它還曾幫助搜尋危險的近地小行星，并試圖與外星智慧生命進行聯系。

1960年代，美國天文學家法蘭克·德雷克（Frank Drake）用西弗吉尼亞州綠岸的美國國家無線電天文臺的射電望遠鏡，開啟了人類從射電波段搜索外星人的事業。這個計劃被稱為“奧茲瑪計劃”（Project Ozma），名稱取自《綠野仙蹤》里的奧茲國。

1961年，法蘭克·德雷克主持召開了地外文明計劃的會議，他向與會者提出了著名的德雷克方程（Drake Equation），以數學的方式評估了宇宙中未來可能與地球接觸的文明數量。美國天文學家卡爾·薩根（Carl Sagan）也參與了此方程的研究。

1974年11月16日，阿雷西博射電望遠鏡在弗蘭克·德雷克和卡爾·薩根的主持下，向距離地球25000光年的球狀星團M13中心發送了一串由1679個二進制數字組成的信號，試圖與外星智慧生命進行聯系。

這個信號就是著名的“阿雷西博訊息”，里面包含著二進制表示的1到10十個數字，構成DNA的元素氫、碳、氮、氧和磷的原子序數，核苷酸的化學式，DNA的雙螺旋形狀，人類外形，太陽系的組成等。該消息正確解碼后，將獲得一系列的數字和圖形，可以幫助外星人對地球產生基本的認識。

波多黎各大學行星宜居性實驗室主任，長期在阿雷西博天文臺工作的亞伯·門德斯（Abel Mendez）認為，一旦放棄阿雷西博射電望遠鏡，也就意味著美國的外星無線電監聽計劃的實質終止。

除了阿雷西博，美國境內還有弗吉尼亞州國家射電天文臺，以及西弗吉尼亞州的綠岸天文臺。雖然它們都可以承擔阿雷西博的部分數據收集任務，但這兩個天文臺對無線電信號的敏感度，相比阿雷西博，都存在著很大差距。

2016年，中國貴州的“天眼”FAST射電望遠鏡建成。對于世界天文學研究來說，這是一件非常令人興奮的事情。FAST和阿雷西博被譽為地球射電天文學上的“兩只大眼睛”。

亞伯·門德斯介紹，“如果你在監測一個無線電頻譜較弱的來源，你需要兩個大的無線電望遠鏡：一個在白天指向某物，另一個在夜間指向某物。我們現在唯一在做類似事情的地方是中國的FAST，而且（它）比阿雷西博還要靈敏……如果失去阿雷西博，你就失去了一天24小時監控微弱無線電信號的能力，現在我們只有一只眼睛了。”

在25年前上映的《黃金眼》中，曾經有過這樣的鏡頭：阿雷西博射電望遠鏡懸掛在球面正中的接收室從高空砸下來，這一幕令影迷印象深刻。令人想不到的是，25年后，阿雷西博射電望遠鏡似乎正在應驗當初電影中的結局。