北緯18°20′48″ ,西經66°45′10″的坐標點附近,大西洋北部海岸波多黎各的阿雷西博自治市,茂密的山間叢林之中,曾經座落著擁有輝煌歷史的阿雷西博望遠鏡。這座望遠鏡不僅曾是阿雷西博市著名的旅遊景點,也同時是諸如SETI、METI這樣科學項目的執行地(就是那個著名的、用來搜索地外文明的項目),更是許多影視遊戲作品當中的常客。
經歷了無數大風大浪二的它,最終還是在一個星期前,像一個飽經風霜的鋼鐵巨人一樣,轟然倒下了,濺起的金屬碎片和零部件散布各地,而塔尖820噸重的無線電接收機平臺也給下方304.8米處的巨型反射圓盤留下了永遠的傷疤。
失去阿雷西博望遠鏡不僅僅是科學界的損失,對於科學科幻愛好者,以及當地旅遊業而言,這都是一次不小的打擊。正在通過阿雷西博望遠鏡進行的深空監測工作和項目不得不因此中止,曾經用來追蹤危險小行星的它也不再能履行責任,而對於諸多愛好者們而言,那個承載了他們眾多回憶的「舊日迴響」也已不再——而且這對於當地旅遊業也同樣是一次不小的打擊,許多家庭曾經都是阿雷西博天文臺的熱心拜訪者,而自此之後,人們再去拜訪,就只能感慨那些舊日的傳說了。
當地時間上午7時55分,我們永遠失去了這個聞名世界的天文臺。
時代的眼淚
自從人類站立在大地上以來,我們就一直在觀察星空,研究群星之間運作的規律,閃耀的恆星讓人感到好奇,而遙遠行星地表發生的一切也同樣充滿了神秘的氣息。
星際間震蕩的無線電波、拖拽著長長彗尾在星空裡流浪的慧星,太陽表層不斷翻滾的等離子體,這些一直以來都是人們關注研究的對象。
宇宙並不是一片死寂,穿越銀河系的無線電波,透過大氣,一直都在你我身邊不斷地迴蕩。
但在人類社會裡,現代生活中各種電子設備、衛星電視和電臺所散播的電波和無線電信號,卻早已猶如噪音一般蓋過了遙遠恆星所散播出來的微弱信號。
如若你能在地球上建造一個最大的天線來捕捉它們,在那安靜而偏遠的角落,你就能聆聽到宇宙的聲響。巨大的天線隨著地球自轉掃過天空,探向那遙不可及的深空——這就是阿雷西博望遠鏡最初的夢想。
直到最近,它仍然是世界上靈敏度一流的射電望遠鏡之一。
自建造以來,在過去的57年裡,阿雷西博望遠鏡的性能和表現都遠遠超過了當初人們對它的預期。阿雷西博獨特強大的雷達不僅繪製了行星地圖,幫助引導了旅行者探測器觸及太陽系邊緣,在探測我們星球上層大氣,尋找外星智慧,深入了解脈衝星的過程中,它也像星空之中的燈塔一樣有節奏地傳遞著無線電信號,探索著星際間遙不可及的黑暗區域。
阿雷西博望遠鏡是在電氣工程系的威廉·戈登教授在二十世紀六十年代倡議建造的。它最初的設計目的旨在用於地球電離層的相關研究,但實際上,它對當時相對嶄新的無線電和雷達天文學領域而言,也都是非常重要的儀器。
1963年11月1日,阿雷西博望遠鏡正式開放,這一天也因而被銘刻在了歷史裡。
數十年來,阿雷西博望遠鏡一直是世界上最大的射電望遠鏡(直到幾年前被我國五百米孔徑的球面望遠鏡超越)。
它最引人注目的的就是它那巨大的體積了,望遠鏡的反射盤是一個直徑為1000英尺(305米)、深度為161英尺(51米)、曲率半徑為869英尺(265米),並且建立在一個喀斯特天坑內的半球形結構體。
它的表面由38778塊穿孔鋁板製成,每塊鋁板約為3乘7英尺(1x2米),還有鋼纜網支撐——約為16000平方米的球面,相當於5個足球場的大小。
透過圓盤,你還會發現人造物遮蔽下還有著另一種不同的生態,鬱鬱蔥蔥暗藏的耐陰植被,在這裡早已紮根,人造物與自然,在這裡竟然沒有絲毫的對立與割裂。
平臺上有一條長93米(305英尺)的旋轉弓形軌道,稱為方位臂,承載著接收天線以及二級和三級反射器,使得望遠鏡可以在當地天頂40度的能見度範圍內(在-1至38度的偏角之間)觀察天空的任何區域。
在漫長的服役時光裡,阿雷西博望遠鏡經歷了兩次升級,首次升級的38778塊穿孔鋁板使得望遠鏡可以在更高的頻率下工作,而420千瓦的高功率發射機,則被用於行星雷達研究。
·第二次升級是在1992-1997年之間完成的,這次升級用格裡高利反射器系統取代了原先的設計,讓望遠鏡得以在反射盤38788個鋁板所允許的全部頻率範圍內運行,同時,新晉安裝的1兆瓦發射機,也使得行星研究的效率大幅升級。
兩次升級過後,阿雷西博望遠鏡不僅能拍攝到金星表面約半英裡(1公裡)的清晰圖像,藉助阿雷西博望遠鏡,科學家甚至可以在月球附近探測到高爾夫球大小的物體。
搜尋地外文明、探索無盡的星空,追蹤威脅地球的殺手級小行星......對於科學家來說,它曾是地球上最強大的雷達,能夠遠距離測繪小行星和行星,並揭開電離層的秘密,而最近,它也一直在關注這銀河系附近脈衝星的滴答聲,尋找引力波幹擾的痕跡。
而且,除了射電望遠鏡、雷射雷達設施外,它還是遠近聞名的旅遊聖地,許多家庭都會來這裡參觀,帶著孩子來這裡享受科學發現帶來的啟蒙——這不僅僅是因為科學氛圍造成的影響,在許多科幻文學和影視中,在以近未來為主題的遊戲中,阿雷西博望遠鏡也都是那閃亮的配角。
許多人會說,正是緣於阿雷西博天文臺所做工作的啟發,他們才會選擇從事科學技術事業。
深遠的影響
多年來,阿雷西博天文臺(Arecibo Observatory)一直在揭示地球電離層,太陽系及其以外世界的新細,它為射電天文學以及行星和太陽系研究(包括引力波)的重要發現都提供了有力的支持,還承擔著時刻提防殺手級小行星,以及探索地外文明的責任。
1964年4月7日,戈登·皮滕吉爾(Gordon Pettengill)的研究小組在它開始運作後不久,就用它確定了水星的自轉周期,改變了人們一直以來「水星自轉周期是88天」的錯誤認知——事實上,它的自轉周期是58.646天。
1968年,洛夫萊克斯(Lovelace)等人藉助它發現了蟹狀脈衝星的周期性,這為中子星的存在提供了第一個可靠的證據。
1974年,霍斯和泰勒(Hulse and Taylor)藉助阿雷西博望遠鏡發現了第一個軌道周期僅為7.75小時的脈衝雙星系統,並通過精確地測量射電脈衝雙星軌道周期的變化,間接證明了引力波的存在,驗證愛因斯坦的廣義相對論,還因此獲得了1993年的諾貝爾物理學獎。
1982年,美國天文物理學家唐納德·貝克和他的合作者利用阿雷西博射電望遠鏡發現了PSR B1937+21,它是人類歷史上發現的第一顆每秒旋轉642次的毫秒脈衝星,這個記錄直到2005年才被打破。
繪製金星表面的第一個雷達圖,並在1992年輔助發現了第一個系外行星——儘管阿雷西博望遠鏡執行了很多天文學工作,但它廣為人知的還是搜尋外星智能的SETI以及METI相關項目,以及在文創作品當中的出鏡。
其中「阿雷西博信息」更是與旅行者一號所攜帶的金盤一樣「傳遞著人類友好的信號」(並因而在民間廣為人知)。「由卡爾·薩根等人參與、德雷克方程的創造者弗蘭克·德雷克設計的阿雷西博信息」,可以說是一條徹頭徹尾的「星際無線電信息」,並承載著關於人類和地球的基本信息,當正確轉換為圖形、字符時,消息中包含的1679位數據就會形成如下的像素圖案。
從上到下依次為:用二進位表示的1-10十個數字、DNA所包含的化學元素序號、核苷酸的化學式、DNA的雙螺旋形狀、人的外形、太陽系的組成、望遠鏡的口徑和波長
1974年11月16日,在波多黎各舉行的阿雷西博射電望遠鏡改造儀式上,該信息乘著通過頻率調製的無線電脈衝被一次性地發射到了深遠的太空之中,最終,經歷過25000地球年的時光後,它將抵達距離我們約25000光年的M13球狀星團。
即使時光流逝,文明不再,這也是人類存在過最好的證明之一。
正是由於這些前衛的科學項目、自信滿滿的「地球文明宣言」,以及望遠鏡那獨特而未來派十足的設計,使得阿雷西博望遠鏡同時也在電影、遊戲和電視作品中多次亮相,不論是1995年的經典動作電影《007:黃金眼》,還是1997年改編自卡爾·薩根同名小說的科幻電影《超時空接觸》(電影裡梗和細節還是挺多的,名叫肯特·克拉克的SETI項目組成員、關注社會與技術發展的社會人文作家、還有那種向來不認為宇宙探索有價值的人的態度......),抑或是1995年恐怖驚豔的電影《異種》,它都是直接與劇情相關的取景地。
而SETI項目更是多次出現在各類與「外星智慧」相關的電影當中——我依稀記得小時候第一次看到《獨立日》時帶來的那種震撼。
阿雷西博望遠鏡早已成為流行文化詞典裡的一部分了。
但即使這樣,在現實面前,相關的管理組織和部門還是選擇在這個「行星雷達」上縮減開支——儘管有學者向NSF和國會請願以繼續支持該望遠鏡,自2001年至2006年之間,NASA還是減少了對阿雷西博望遠鏡的財政支持,而基金會則更傾向於把資金用在更新的儀器,直接取消對它的支持。
此外,天文學科學部2006年11月的報告也建議,將阿雷西博天文臺的天文經費從2007年的1050萬美元大幅縮減到2011年的400萬美元——而且關閉天文臺的建議更是同時得到了一部分人的支持。
夢想與「星辰大海」從來都抵不過現實的打擊。
隕落星辰
屋漏偏逢連夜雨,阿雷西博望遠鏡不僅在千禧年過後經歷了不止一次的財政打擊,環境災害對它的傷害也是「怕啥來啥」。
其中最主要的幾次事件都發生在最近幾年。早在2014年1月,一場6.4級的地震就對它的一根主要電纜造成了一定的損壞,雖然事後工程師對此進行了維修,但命運已然在此時埋下了伏筆。
此後,殺死了數百人的第4類風暴「瑪麗亞颶風」又對它造成了進一步的破壞——2017年9月21日的「瑪麗亞颶風」不僅在當地造成了持續數月的廣泛停電,恐怖的強風還導致阿雷西博望遠鏡的反射盤的損壞——其中一條線纜在大風中斷裂,並重重地砸在了下方的反射盤上。
本就難以為繼的財政支持在這場颶風中基本沒能提供太多的幫助,阿雷西博的未來籠上了一層陰雲。
「阿雷西博望遠鏡會不會遭到退役」的猜想開始在大眾間傳播。
2020年8月10日,地震再次導致瞭望遠鏡輔助鋼纜的斷裂,並且在望遠鏡反射盤上砸出了30米(98英尺)長的豁口——斷裂發生在凌晨2:45左右,當三英寸的電纜掉落時,包括格裡高利圓頂中六到八個面板,以及用於進入圓頂的平臺都沒能得到倖免。
進行傷害評估的工程師幾乎立馬就下達了更換電纜的命令,在調查過程中,他們也注意到了十二根主懸掛電纜——由160根鋼絲組成的它們,有足足9釐米厚。
所以他們以為它是足以承擔起額外的負荷的。
遺憾的是,他們錯了。
缺乏維護的線纜早已老化。11月7日,在安裝新電纜之前,第4座塔兩根主電纜中的其中一根又斷??了,曾經緊繃的線纜突然斷開,帶著巨大的力道猛地抽在了反射盤身上,在碟子的中央部分撕開了巨大的傷口。
受託於Nature的要求,加利福尼亞州舊金山的一家地球觀測公司Planet製作了高解析度的衛星圖像,顯示了第二根電纜造成的破壞程度:下方植被青翠的綠色通過豁口依稀可見,而反射盤本身也不再完整。
在陸軍工程兵團的支持下,一直在監視電纜狀況的UCF工程師評估了剩餘的電纜,並觀察到支撐塔的其餘電纜還在以每天一到兩根的速度斷裂,任何維修的嘗試都將有可能威脅到維修工人的性命,因而,11月19日NSF宣布了阿雷西博望遠鏡退役的決定。
這一決定在天文界一石激起千層浪。帶有#WhatAreciboMeansToMe(阿雷西博望遠鏡對於我的意義)主題標籤的社交媒體活動幾乎立即就興起了,天文學家,工程師和其他科學家分享了大量有關天文臺的軼事。
波多黎各的居民也同時呼籲基金會修理望遠鏡而不是拆除它。
在倒塌之前,將近60000人籤署了一份請願書,敦促聯邦機構尋找穩定該結構的方法。
在設置安全禁區後,阿雷西博望遠鏡本應是在幾周內安全退役的。
但它沒能撐到那一天。
正當民眾情感與官方決定處於膠著狀態的時候,當地時間2020年12月1日上午7點55分,四號塔的第二根主電纜終於還是支撐不住了。接收器平臺820噸的重量在一瞬間就扯斷了幾乎所有連接在它身上的固定線纜,無數的碎片迸發開來,散布在整個坑洞的上空,還同時扯斷了支撐平臺的四號塔塔尖。
順勢滑落的接收器平臺同時在反射盤表面撕開了一道巨大的傷疤,無數的電纜抽打在反射盤的表面上,釋放了支撐平臺的拉力後,其他兩座塔的頂端也由於斜拉索力量的突然變化而被剪斷。
阿雷西博望遠鏡就這樣沒了。
尾聲:一個時代結束了
對於許多天文愛好者而言,阿雷西博望遠鏡不僅僅是天文學領域裡創造了無數奇蹟與傳奇的存在,更是多年科學氛圍與科幻文娛標誌性的地標建築。失去它,對於科學界而言誠然是一次悲慟的損失,眾多獨一無二的科研項目不得不尋求其他的出路,暗含在悲劇之後現實的成分則更令人沮喪,而對於眾多科幻愛好者來說,這也同樣是一副「舊日不再」的光景,曾經《超時空接觸》裡天文學家和社會人文作家在阿雷西博望遠鏡下浪漫戀愛的橋段成為了過往,它在現實裡成就的一切也成了往日的風光。
屬於阿雷西博的那個人人期待大發現的時代,也會一起消失嗎?