上一代“火锅”望远镜要被拆掉了

位于加勒比地区波多黎各的阿雷西博望远镜口径305米，从1963年起，直到FAST建成的2016年，这53年间，它一直都是世界上最大的单口径望远镜。它帮助人类取得了一系列意义非凡的天文学发现，它发现了脉冲双星系统，并由此间接证明了引力波的存在;首次对小行星进行成像;发现了首批系外行星;还参与了外星人搜寻，向太空发射信号，试图和潜在的外星生命交流……而现在，它却因为两根钢缆断裂造成的损坏，不得不面临关停的命运。

在中国建成 500 米口径球面射电望远镜（FAST）前， 305 米口径的阿雷西博一直是世界上最大的单口径射电望远镜。它建成于 1963 年，利用山谷中石灰岩受到流水腐蚀后形成的碗形大坑作为底座，主要部件包括一个直径 305 米的主反射面，和一个悬吊在这口“大锅”上方 137 米处、重约 900 吨的仪器平台。这个仪器平台中安置了阿雷西博的第二和第三反射面，以及雷达发射机和微波接收机，主要依靠周围三座索塔架设的十几根直径约 8 厘米的钢缆支撑。

虽然305米口径算得上是庞然大物，但庞大的面积带来的是防护的困难。对于新建成的FAST，尚且需要贵州气象部门用高炮、火箭弹人工除雹来保护;而对于缺乏经费，已经50多岁并且在海岛上常常遭遇飓风的阿雷西博望远镜来说，情况更加危急。

2020年11月19日，美国国家科学基金会（NSF）宣布，单口径射电望远镜阿雷西博（Arecibo）将被永久关停并拆除。今年8月和11月，阿雷西博望远镜两根关键性支撑钢缆先后断裂，造成的损坏已经无法确保修复作业安全进行，也不能保证在天文台中工作的学者们的安全。作为阿雷西博的上级部门，NSF 表示将在接下来的几周内制定望远镜的拆除计划，其中可能包含使用爆破技术拆除悬吊在其巨型主反射面上的仪器平台。

消息一出，一场以#WhatAreciboMeansToMe为标签的活动在推特上立即兴起。大量天文学家、工程师还有其他科学家，都在分享他们职业生涯中和阿雷西博望远镜的故事。而在阿雷西博57年的历史中，它也为天文学做出了许多贡献。

开创性的天文发现

1963年，美国国防部出于发展弹道导弹防御系统的目的，资助了阿雷西博望远镜的建设。因此，阿雷西博和FAST在结构上存在显著差异：前者悬挂在反射面上方的科学平台具有发射无线电波的能力，因此重量达到了900吨，对结构强度产生了巨大的挑战。

不过也正是因为发射无线电波的能力，阿雷西博望远镜可以按照雷达模式工作——发射无线电波，并检测返回的无线电波——也正因此，它成为了第一个可以直接对小行星成像的望远镜。除了雷达天文学，在射电天文学的范畴，即单纯接收电磁波的方式进行工作，它也是世界上最优秀的望远镜之一。

1964年4月，在望远镜刚刚投入使用时，戈登·佩滕吉尔（Gordon Pettengill）的团队就利用它将水星的自转周期从59天修正到88天。

1968年，洛夫莱斯（Lovelace）等人发现了蟹状星云脉冲星33毫秒的周期，为证实中子星的存在提供了坚实的证据。

1974年，赫尔斯（Hulse）和泰勒（Taylor）用它发现了包含PSR B1913+16的脈冲双星系统，这个脉冲双星系统的公转周期存在慢慢减小的趋势。他们利用引力波辐射能量的说法成功解释了这种现象，间接证明了引力波的存在。赫尔斯和泰勒也因此获得了1993年诺贝尔物理学奖。

1989年9月，阿雷西博望远镜利用它的雷达模式对小行星4769 Castalia成像，而这也是人类首次对小行星成像。

1990年，它又根据脉冲星PSR 1257 + 12的异常周期，发现了绕其旋转的三颗行星，这也是人类首次发现系外行星。

寻找外星生命

除了这些传统的科学内容，阿雷西博望远镜在寻找外星人方面也下足了功夫。1974年，阿雷西博望远镜向球状星团M13发射了著名的阿雷西博消息，期望可以被潜在的外星文明接收到。该消息由七个部分组成，自上向下分别代表了：数字1到10（白色）;构成DNA的氢碳氮氧磷的原子序数（紫色）;DNA核苷酸中碱基和糖的分子式（绿色）;DNA中核苷酸数量，以及DNA双螺旋结构（白色和蓝色）;人形图案、尺寸以及地球人口（红色、蓝色和白色）;太阳系的形态，其中标注了地球（黄色）;阿雷西博望远镜的形态及尺寸（紫色、白色和蓝色）。

自1999年5月起，阿雷西博望远镜还参与了SETI@home，旨在使用分布式计算分析天文台数据，寻找外星人存在的证据。普通人利用家用电脑就能参与计算，因此更多人有机会参与科研项目。

而阿雷西博本身经过57年的岁月，也成为流行文化的一部分。电影《超时空接触》（1997年）和《黄金眼》（1995年）中，阿雷西博望远镜都有出镜。位于加勒比海岛屿上的它，也被美国国家公园管理局列入了《国际史迹名录》，并且是波多黎各的主要旅游景点之一，每年大约吸引9万名游客。

被迫退役

但不幸的是，阿雷西博望远镜近些年不断遭受飓风、地震、老化的损坏。

2017年9月21日，与飓风玛丽亚相关的强风导致其一根馈源天线断裂并掉落到反射面上，损坏了构成其反射面的38000个面板中的30个，好在面板随后得到修复。

2020年8月10日，其中一条支撑钢缆从索塔的插孔中滑脱，将下方的主反射面边缘砸出一道 30米长的缺口，阿雷西博暂停运作。在事故调查中还发现望远镜近半数支撑钢缆都有滑脱的迹象。就在工程师们研究如何修复这次损坏，并评估整体结构的完整性时，11月7日，阿雷西博再次遭到损坏，又有1根主要支撑钢缆断裂并损毁了望远镜的主反射面。

技术人员在之后的调查中发现，钢缆发生事故时的受力情况仅为其预期最小断裂强度的60%，这说明其他钢缆的强度也可能低于预期。如果有更多的钢缆断裂，整个900吨的科学平台可能会从 137 米的高空砸向下方的反射面，这无疑将是灾难性的。负责评估阿雷西博整体结构的第三方工程公司表示，考虑到其他钢缆可能会发生故障，望远镜的整体维修工作将是不安全的。该公司的工程师 Thornton Tomasetti 称，对余下的支撑钢缆进行强度测试可能会导致结构坍塌。根据上述技术性评估的结果，NSF 决定关停阿雷西博望远镜并开始计划性拆除，规避意外倒塌的风险。

在11月19日的媒体简报上，NSF的天文学部主任拉尔夫·高梅（Ralph Gaume）说：“仅仅是试图稳定或测试钢缆，都可能促使灾难的发生。”

对科学、文化和波多黎各都非常重要的阿雷西博望远镜，因为不幸遭受损坏而被迫提前退役，实在是令人惋惜。

（本文经授权转载自“把科学带回家”微信公众号，有删节）