阿雷西博射电望远镜。图片来源：康奈尔大学
来源 Wired, The Atlantic 等
编译 魏潇 王千玥
编辑 魏潇
在中国建成“天眼” FAST 之前，全球大射电望远镜的称号属于美国阿雷西博（Arecibo）望远镜。这个口径超过 300 米的射电望远镜坐落在加勒比海波多黎各一个郁郁葱葱的山谷中，半个世纪以来一直在追踪来自宇宙的射电信号，为数千名天文学家提供了数不清的观测数据。然而今年 8 月初的一个凌晨，一条突然崩塌的支撑钢缆将阿雷西博标志性的巨型反射面划出了一道 30 米长的“伤口”，这个人类探测地外文明的强大“武器”就此陷入沉默。
严重损坏
阿雷西博望远镜和中国“天眼”一样，利用了山谷中石灰岩收到流水腐蚀后形成的碗型大坑作为底座。它由一个直径 305 米的球面天线盘（主反射面）、一个通过可移动悬臂支在这个“大锅”上的三角形平台和其下方悬挂的圆屋组成。圆屋重达 75 吨，其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。
阿雷西博射电望远镜。图片来源：阿雷西博天文台由于三角平台和圆屋和“大锅”的直线距离超过 500 米，因此主要依靠周围三座铁塔架设的十几根碗口粗细的钢缆支撑。这次发生在凌晨的损毁事故，正是由于其中一根钢缆突然断裂——从数百米高度击落的强大破坏力不但将“大锅”和它下方用于支撑的钢架拉出了一道大口子，还碰坏了上方的圆屋。阿雷西博主要任务之一是接收来自宇宙中各类天体发出的射电波，它的“大锅”是汇集这些信号的主反射面。现在这个最关键的部位破损严重，整个望远镜的运行也随之停止。
阿雷西博受损情况。图片来源：University of Central Florida目前尚不清楚是什么原因导致支撑钢缆断裂，负责管理阿雷西博的中佛罗里达大学（University of Central Florida）副校长助理 Zenaida Kotala 对 Wired表示，目前正在寻找支撑钢缆断裂的原因，并且和工程师一起确定维修策略，尽快恢复望远镜的运行。
天文观测重镇
虽然阿雷西博已经不是世界上大的射电望远镜了，但它自 1963 年建成以来一直是天文学家探索宇宙的重要工具，不断刷新着人类对外太空的理解。1994 年天文学家利用阿雷西博对脉冲星进行研究时，发现了首个系外行星存在的证据。阿雷西博还发现了首个毫秒脉冲星，这种快速旋转的恒星可以被用作寻找引力波的天文学时钟。此外，它还是来自宇宙的神秘高能量辐射电波——重复快速射电暴（repeating Fast Radio Burst）的首个“记录者”。
不过，阿雷西博最出名的工作，可能还是寻找外星文明。1974 年，时任阿雷西博天文台台长的 Frank Drake 和他的同事、著名天文学家 Carl Sagan 利用这台射电天文望远镜向一个距地球 12000 光年的星系发射了世界首条星际信息，用图像描绘了人类、我们的 DNA 结构以及阿雷西博的标志性天线。从那时起，阿雷西博就一直在“聆听”那些可能来自外星文明的信号。
人类通过阿雷西博向宇宙发射的第一条信息。图片来源：Wikipedia/Arne Nordmann此外，阿雷西博拥有一台强大的无线电发射机（它就安装在那个被碰坏的圆屋下面），能够将无线电波聚集成非常小的辐射束发射出去。这些电波碰上太阳系中的天体（例如小行星）后会被反射回来，但回波的能量很小，只有阿雷西博这样口径巨大、灵敏度非常高的射电望远镜才能接收。“它发射接收雷达信号的能力使它对行星科学的研究尤为珍贵，”非盈利组织“行星协会（Planetary Society）”的首席科学家 Bruce Betts 这样对 Wired 表示。通过研究这些物体反射的无线电信号，行星科学家能够获得行星轨道的信息，构造出行星表面的地图，还能研究它们的构成成分。事实上，阿雷西博在 NASA 的行星防御计划中扮演了重要角色——他们的目标是对那些可能威胁地球安全的天体进行监测和处置。
悬吊在“大锅”上方的三角平台和收纳无线电发射机等装置的圆屋。图片来源：阿雷西博天文台伤痕累累
这次事故可能是阿雷西博遭遇的最严重损伤，不过在此之前这台大型射电望远镜的运气也不怎么好。2014 年，一场地震损坏了一条钢索；2017 年，飓风玛利亚席卷加勒比海多个岛屿，波多黎各遭到了毁灭性打击，阿雷西博也受到严重影响：悬在“大锅”上方的一根天线被暴风吹了下来，把主反射面的铝板戳了一个大洞，望远镜被迫关停了将近一周。当时全世界的天文学家都在争相观测首个进入太阳系的系外天体“奥陌陌”，阿雷西博的缺席让不少天文学家错过了这次难得的观测机会。
雪上加霜的是，当时阿雷西博望远镜的主管单位美国国家科学基金委员会（NSF）已经不想再对它进行投资，正在考虑将望远镜和天文台移交给其他机构。所幸 NSF 仍然在 2018 年提供了 1230 万美元的修复资金，并且和以中佛罗里达大学为首的财团达成了移交协议。但直到最近一次事故发生时，飓风玛利亚的影响仍在持续——望远镜的结构损坏已经得到修复，然而技术人员依然在仔细校准它的主反射面，帮助阿雷西博恢复对高频无线电波的灵敏度。
但是，科学家们没有放弃这台伤痕累累的射电望远镜。阿雷西博天文台行星宜居实验室主任 Abel Méndez 对《大西洋月刊》表示，他相信阿雷西博望远镜会和以前一样，从最近一次的挫折中恢复过来。“虽然（又一次受损）是挺令人沮丧的，” Méndez 说，“但我的想法是：‘好吧，先休息一会吧，我们会回来的’。命运是可以被改变的。”
主要参考来源：
https://www.wired.com/story/the-iconic-arecibo-telescope-goes-quiet-after-major-damage/
https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/08/arecibo-observatory-damage-seti/615214/
https://www.ucf.edu/news/ucf-led-consortium-manage-arecibo-observatory-puerto-rico/
