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给外星人发信号的望远镜要关停了

2020 / 11 / 21环球科学
Tags 望远镜
阿雷西沃望远镜
阿雷西沃望远镜

在FAST投入运行之前,位于波多黎各的阿雷西沃望远镜一直是全球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,还成为向外星生命发送信号的窗口。但在工作57年后,因为两根钢缆断裂造成的损坏,这座望远镜不得不面临关停的命运。

位于加勒比地区波多黎各的阿雷西沃望远镜口径305米,从建成的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。57年来,阿雷西沃望远镜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。

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沃望远镜来说,情况更加危急。

而今年8月和11月,两根支撑钢缆的相继断裂,给阿雷西沃望远镜造成了致命的损坏。断裂的钢缆砸向反射镜面,甚至从破口里看到反射面下的绿色植被。

阿雷西沃最新卫星照片,可以看到缺口下方的绿色植被
阿雷西沃最新卫星照片,可以看到缺口下方的绿色植被

经过美国国家科学基金会(NSF)的评估,目前情况下,仅仅是对阿雷西沃望远镜的修复都可能产生毁灭性的后果。出于安全考虑,他们决定让阿雷西沃望远镜——天文学史上最具代表性和最具科学价值的望远镜之一——退役。

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沃望远镜的故事。而在阿雷西沃57年的历史中,它也为天文学做出了许多贡献。

57年的天文发现

1963年,美国国防部出于发展弹道导弹防御系统的目的,资助了阿雷西沃望远镜的建设。因此,阿雷西沃和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,阿雷西沃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的脉冲双星系统,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。

脉冲双星轨道周期衰减数据(红点)和广义相对论的预测(蓝线)一致
脉冲双星轨道周期衰减数据(红点)和广义相对论的预测(蓝线)一致

1989年9月,阿雷西沃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,阿雷西沃望远镜在寻找外星人方面也下足了功夫。

1974年,阿雷西沃望远镜向球状星团M13发射了著名的阿雷西沃消息,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);阿雷西沃望远镜的形态及尺寸(紫色,白色和蓝色)。

阿雷西沃消息
阿雷西沃消息

自1999年5月起,阿雷西沃望远镜还参与了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。在今年3月31日之前,这个项目都还在进行。

而阿雷西沃本身经过57年的岁月,也成为流行文化的一部分。电影《超时空接触》(1997)和《黄金眼》(1995)中,阿雷西沃望远镜都有出镜。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,阿雷西沃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,好在问题随后得到修复。

但在今年8月10日,一根1994年加装的辅助钢缆从索塔的插孔中滑落,损坏了主反射面,导致望远镜停止运行。11月7日,阿雷西沃再次遭到损毁:12根主要支撑钢缆中,又有1根断裂并损毁了望远镜的主反射面。

如果有更多的钢缆断裂(这随时可能发生),整个900吨的科学平台可能砸向下方的反射面,这无疑将是灾难性的。NSF现在正在制定降下平台的可控方案。方案需要数周时间,但在这个过程中是否会发生意外还不清楚。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。”

因此,NSF决定永久性关闭阿雷西沃望远镜。NSF的数学和物理科学局局长肖恩·琼斯(Sean Jones)表示:“下这个决定并非易事,但是安全是第一位的。”

而目前,还没有关于退役望远镜所需费用的估计。

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