給外星人發信號的望遠鏡,被兩根鋼纜砸報廢了

2020-11-23 網易新聞

　　防走失，電梯直達安全島

　　

　　來源：環球科學

　　

　　阿雷西沃望遠鏡（圖片來源：Wikipedia）

　　在FAST投入運行之前，位于波多黎各的阿雷西沃望遠鏡一直是全球最大的單口徑望遠鏡，它幫助人類取得了一系列意義非凡的天文學發現，還成為向外星生命發送信號的窗口。但在工作57年後，因為兩根鋼纜斷裂造成的損壞，這座望遠鏡不得不面臨關停的命運。

　　位於加勒比地區波多黎各的阿雷西沃望遠鏡口徑305米，從建成的1963年起，直到FAST建成的2016年，這53年間，它一直都是世界上最大的單口徑望遠鏡。57年來，阿雷西沃望遠鏡發現了脈衝雙星系統，並由此間接證明了引力波的存在；首次對小行星進行成像；發現了首批系外行星；還參與了外星人搜尋，向太空發射信號，試圖和潛在的外星生命交流……而現在，它卻因為兩根鋼纜斷裂造成的損壞，不得不面臨關停的命運。

　　雖然305米口徑算得上是龐然大物，但龐大的面積帶來的是防護的困難。對於新建成的FAST，尚且需要貴州氣象部門用高炮，火箭彈人工除雹來保護；而對於缺乏經費，已經50多歲並且在海島上常常遭遇颶風的阿雷西沃望遠鏡來說，情況更加危急。

　　而今年8月和11月，兩根支撐鋼纜的相繼斷裂，給阿雷西沃望遠鏡造成了致命的損壞。斷裂的鋼纜砸向反射鏡面，甚至從破口裡看到反射面下的綠色植被。

　　

　　阿雷西沃最新衛星照片，可以看到缺口下方的綠色植被（圖片來源：Planet Labs, Inc.）

　　經過美國國家科學基金會（NSF）的評估，目前情況下，僅僅是對阿雷西沃望遠鏡的修復都可能產生毀滅性的後果。出於安全考慮，他們決定讓阿雷西沃望遠鏡——天文學史上最具代表性和最具科學價值的望遠鏡之一——退役。

　　消息一出，一場以#WhatAreciboMeansToMe為標籤的活動在推特上立即興起。大量天文學家、工程師還有其他科學家，都在分享他們職業生涯中和阿雷西沃望遠鏡的故事。而在阿雷西沃57年的歷史中，它也為天文學做出了許多貢獻。

　　57年的天文發現

　　1963年，美國國防部出於發展彈道飛彈防禦系統的目的，資助了阿雷西沃望遠鏡的建設。因此，阿雷西沃和FAST在結構上存在顯著差異：前者懸掛在反射面上方的科學平臺具有發射無線電波的能力，因此重量達到了900噸，對結構強度產生了巨大的挑戰。

　　不過也正是因為發射無線電波的能力，阿雷西沃望遠鏡可以按照雷達模式工作——發射無線電波，並檢測返回的無線電波——也正因此，它成為了第一個可以直接對小行星成像的望遠鏡。除了雷達天文學，在射電天文學的範疇，即單純接收電磁波的方式進行工作，它也是世界上最優秀的望遠鏡之一。

　　1964年4月，在望遠鏡剛剛投入使用時，戈登·佩滕吉爾（Gordon Pettengill）的團隊就利用它將水星的自轉周期從59天修正到88天。

　　1968年，洛夫萊斯（Lovelace）等人發現了蟹狀星雲脈衝星33毫秒的周期，為證實中子星的存在提供了堅實的證據。

　　1974年，赫爾斯（Hulse）和泰勒（Taylor）用它發現了包含PSR B1913+16的脈衝雙星系統，這個脈衝雙星系統的公轉周期存在慢慢減小的趨勢。他們利用引力波輻射能量的說法成功解釋了這種現象，間接證明了引力波的存在。赫爾斯和泰勒也因此獲得了1993年諾貝爾物理學獎。

　　

　　脈衝雙星軌道周期衰減數據（紅點）和廣義相對論的預測（藍線）一致（圖片來源：Wikipedia）

　　1989年9月，阿雷西沃望遠鏡利用它的雷達模式對小行星4769 Castalia成像，而這也是人類首次對小行星成像。

　　1990年，它又根據脈衝星PSR 1257 + 12的異常周期，發現了繞其旋轉的三顆行星，這也是人類首次發現系外行星。

　　尋找外星生命

　　除了這些傳統的科學內容，阿雷西沃望遠鏡在尋找外星人方面也下足了功夫。

　　1974年，阿雷西沃望遠鏡向球狀星團M13發射了著名的阿雷西沃消息，期望可以被潛在的外星文明接收到。該消息由七個部分組成，自上向下分別代表了：數字1到10（白色）；構成DNA的氫碳氮氧磷的原子序數（紫色）；DNA核苷酸中鹼基和糖的分子式（綠色）；DNA中核苷酸數量，以及DNA雙螺旋結構（白色和藍色）；人形圖案、尺寸以及地球人口（紅色，藍色和白色）；太陽系的形態，其中標註了地球（黃色）；阿雷西沃望遠鏡的形態及尺寸（紫色，白色和藍色）。

　　

　　阿雷西沃消息（圖片來源：wikipedia）

　　自1999年5月起，阿雷西沃望遠鏡還參與了SETI@home，旨在使用分布式計算分析天文臺數據，尋找外星人存在的證據。普通人利用家用電腦就能參與計算，因此更多人有機會參與科研項目。在今年3月31日之前，這個項目都還在進行。

　　而阿雷西沃本身經過57年的歲月，也成為流行文化的一部分。電影《超時空接觸》（1997）和《黃金眼》（1995）中，阿雷西沃望遠鏡都有出鏡。位於加勒比海島嶼上的它，也被美國國家公園管理局列入了《國際史跡名錄》，並且是波多黎各的主要旅遊景點之一，每年大約吸引9萬名遊客。

　　被迫退役

　　但不幸的是，阿雷西沃望遠鏡近些年不斷遭受颶風、地震、老化的損壞。

　　2017年9月21日，與颶風瑪麗亞相關的強風導致其一根饋源天線斷裂並掉落到反射面上，損壞了構成其反射面的38000個面板中的30個，好在問題隨後得到修復。

　　但在今年8月10日，一根1994年加裝的輔助鋼纜從索塔的插孔中滑落，損壞了主反射面，導致望遠鏡停止運行。11月7日，阿雷西沃再次遭到損毀：12根主要支撐鋼纜中，又有1根斷裂並損毀瞭望遠鏡的主反射面。

　　如果有更多的鋼纜斷裂（這隨時可能發生），整個900噸的科學平臺可能砸向下方的反射面，這無疑將是災難性的。NSF現在正在制定降下平臺的可控方案。方案需要數周時間，但在這個過程中是否會發生意外還不清楚。在11月19日的媒體簡報上，NSF的天文學部主任拉爾夫·高梅（Ralph Gaume）說：「僅僅是試圖穩定或測試鋼纜，都可能促使災難的發生。」

　　因此，NSF決定永久性關閉阿雷西沃望遠鏡。NSF的數學和物理科學局局長肖恩·瓊斯（Sean Jones）表示：「下這個決定並非易事，但是安全是第一位的。」

　　而目前，還沒有關於退役望遠鏡所需費用的估計。

　　對科學，文化和波多黎各都非常重要的阿雷西沃望遠鏡，因為不幸遭受損壞而被迫提前退役，實在是令人惋惜。

　　https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory

　　https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=301674

　　https://www.nature.com/articles/d41586-020-03270-9

　　http://www.alternatewars.com/WW3/WW3_Documents/DARPA/DARPA_II_PRESS.htm

　　https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_message

　　https://phys.org/news/2020-11-cable-failures-endanger-renowned-puerto.html

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