地球的“一只眼睛”坏了

Vincent

57年的“世界最大单口径望远镜”头衔

提到单一口径射电望远镜，很多人第一个想到的可能就是中国贵州的FAST，这座2016年落成的500米全口径射电望远镜，是目前世界上最大的单口径望远镜。

不过在FAST出现之前，从1963年到2016年的57年间，“世界最大单口径望远镜”的头衔，一直被一个305米口径的射电望远镜“霸占”，它就是美国位于波多黎各阿雷西沃的阿雷西博射电望远镜。

阿雷西博射电望远镜于1963年落成，是利用一个天然的凹形地建立的。整座望远镜由底层直径305米的接收盘面，以及悬挂于此之上，重达900吨的接收平台组成。三个钢筋混凝土高塔拉撑的18根电缆，帮助接收平台悬吊在盘面之上。

阿雷西博射电望远镜主要被用于射电天文学、大气科学和雷达天文学三个主要研究领域。自1963年正式开启观测以来，数千位科学家利用它观测了宇宙，其中最激动人心的成果是1974年泰勒和赫尔斯发现第一个射电脉冲双星系统PSR191316。

根据广义相对论，这两颗脉冲星的公转周期会因为相互的引力而变化，因此阿雷西博射电望远镜在上千次的观测后证明了爱因斯坦预言是对的。凭借这一发现，泰勒和赫尔斯一起荣获了1993年诺贝尔物理学奖。

1991年，天文学家沃斯赞和弗雷尔用这个望远镜发现毫秒脉冲星PSR125712的行星系统，又一次轰动科学界。这是天文学家首次发现太阳系外的行星系统。

2001年，美国电气和电子工程师协会（IEEE）认定阿雷西博射电望远镜作为在电机工程领域重要的发明与贡献，将其列入IEEE里程碑列表中；2008年阿雷西博射电望远镜又被列入美国的国家史迹名录，足以看出阿雷西博在美国人心目中的地位。

不仅如此，阿雷西博射电望远镜还是世界上最耀眼的“文化明星”之一，广泛出现在各种电影、游戏和电视剧中。美国天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）的著名小说《接触》就曾写到了它，而根据这部小说其改编的著名科幻电影《超时空接触》（contact）也在此取景。

另外，1995年上映的007系列电影《黄金眼》中，最后高潮戏份也都集中在阿雷西博射电望远镜的巨大接收盘面上，当时给全世界影迷带来巨大的震撼！

命运多舛，近年多次遭受“重创”

阿雷西博射电望远镜自建成后到2011年，一直由美国康奈尔大学负责管理和运行，此后由中佛罗里达大学等和波多黎各城市大学根据与美国国家科学基金会的合作协议管理和营运。每年运行费用大约为1200万美元，主要由美国国家科学基金会（NSF ， National Science Foundation）承担相应支出。

2016年5月23日，NSF发表了声明，称阿雷西博天文台可能对环境造成了巨大的影响，似乎要为拆除它而做舆论准备。不过还没有等到被拆除，望远镜平台就已倒塌。而阿雷西博天文台将被关闭的消息宣布后，还曾有3.5万人参与了网络签名活动，请求拯救天文台。

事实上，自2017年来，阿雷西博射电望远镜就接连“受伤”，绝对是命运多舛。

2017年，飓风“玛莉亚”带来的强风导致430兆赫线路馈送断裂，并掉到主镜盘上，损坏了接收盘面上38000块铝板中的约30块。由于阿雷西博的观测资料，主要依赖于位于圆顶中的馈送和接收器传送，而不使用线路馈送，因此，飓风造成的伤害并不是很大。

但今年阿雷西博受到的两次损害，却是非常严重。

2 0 2 0年8月，热带风暴“伊萨亚斯”过境波多黎各，造成一根辅助电缆脱线，并在接收盘面上开了一道约30米长的口子，对望远镜的运作造成了很大的影响。

然而就在工程师们即将展开修复时，第二根主电缆又于11月6日掉落。工程团队原本预估，望远镜的结构能够继续承重，但新事故表明他们预估错误，可能危及修复人员的生命。因此国家科学基金会决定终止修复，并于11月19日宣布射电望远镜退役并将拆除。

随后，就是12月1日早上8点左右发生的坍塌事故。从国家科学基金会和社交媒体上发布的图片来看，该次坍塌造成的损害较为严重。仪器接收平台完全坍塌，接收平台部分铝板脱落，露出盘面下的植被。

目前，工程师们已评估了损坏情况，确定望远镜的三个支撑塔全部断裂，重达900吨的仪器平台坠落到下面的碟形接收盘面上。除此以外，望远镜的支撑钢缆也断裂了。

综合目前情况，最可行的方式还是重建。不过考虑到这一方式所花费的巨大开支，并不是一件容易的事情。

多年前命运早已注定？

阿雷西博射电望远镜之所以名噪一时，还在于历史上，它还曾帮助搜寻危险的近地小行星，并试图与外星智慧生命进行联系。

1960年代，美国天文学家法兰克·德雷克（Frank Drake）用西弗吉尼亚州绿岸的美国国家无线电天文台的射电望远镜，开启了人类从射电波段搜索外星人的事业。这个计划被称为“奥兹玛计划”（Project Ozma），名称取自《绿野仙踪》里的奥兹国。

1961年，法兰克·德雷克主持召开了地外文明计划的会议，他向与会者提出了著名的德雷克方程（Drake Equation），以数学的方式评估了宇宙中未来可能与地球接触的文明数量。美国天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）也参与了此方程的研究。

1974年11月16日，阿雷西博射电望远镜在弗兰克·德雷克和卡尔·萨根的主持下，向距离地球25000光年的球状星团M13中心发送了一串由1679个二进制数字组成的信号，试图与外星智慧生命进行联系。

这个信号就是著名的“阿雷西博讯息”，里面包含着二进制表示的1到10十个数字，构成DNA的元素氢、碳、氮、氧和磷的原子序数，核苷酸的化学式，DNA的双螺旋形状，人类外形，太阳系的组成等。该消息正确解码后，将获得一系列的數字和图形，可以帮助外星人对地球产生基本的认识。

波多黎各大学行星宜居性实验室主任，长期在阿雷西博天文台工作的亚伯·门德斯（Abel Mendez）认为，一旦放弃阿雷西博射电望远镜，也就意味着美国的外星无线电监听计划的实质终止。

除了阿雷西博，美国境内还有弗吉尼亚州国家射电天文台，以及西弗吉尼亚州的绿岸天文台。虽然它们都可以承担阿雷西博的部分数据收集任务，但这两个天文台对无线电信号的敏感度，相比阿雷西博，都存在着很大差距。

2016年，中国贵州的“天眼”FAST射电望远镜建成。对于世界天文学研究来说，这是一件非常令人兴奋的事情。FAST和阿雷西博被誉为地球射电天文学上的“两只大眼睛”。

亚伯·门德斯介绍，“如果你在监测一个无线电频谱较弱的来源，你需要两个大的无线电望远镜：一个在白天指向某物，另一个在夜间指向某物。我们现在唯一在做类似事情的地方是中国的FAST，而且（它）比阿雷西博还要灵敏……如果失去阿雷西博，你就失去了一天24小时监控微弱无线电信号的能力，现在我们只有一只眼睛了。”

在25年前上映的《黄金眼》中，曾经有过这样的镜头：阿雷西博射电望远镜悬挂在球面正中的接收室从高空砸下来，这一幕令影迷印象深刻。令人想不到的是，25年后，阿雷西博射电望远镜似乎正在应验当初电影中的结局。