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要给外星人发信的那个望远镜,要被拆掉了
www.creaders.net | 2020-11-21 18:19:48  科研圈 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

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图片来源:JidoBG

来源:美国国家科学基金会、《自然》新闻、《科学》新闻等

编译:魏潇 李姗珊

1974 年,阿雷西博望远镜向地外星系发射了世界首条星际信息。但是,今年两根先后断裂的支撑钢缆,令这个为天文学研究贡献良多的射电望远镜遭到了无法被修复的损伤,这个科学界的传奇被迫走上了终结之路。

当地时间 11 月 19 日,美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)宣布,位于加勒比海波多黎各的 305 米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,造成的损伤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。

致命打击在中国建成 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型大坑作为底座,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。

阿雷西博望远镜的仪器平台。图片来源:Mario RobertoDuránOrtiz

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,阿雷西博的正常运作就此暂停。

NSF 发布的消息称,第一次事故发生后,阿雷西博天文台及其运营方中佛罗里达大学(University of Central Florida)开始着手维修,并表示仅在第一阶段就需要一千多万美元的经费支持,此外事故调查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 6 日,又一根支撑钢缆断裂,“大锅”的中央部分也遭到了损坏。

第二次事故彻底打破了阿雷西博的修复计划,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。进一步的调查发现,多根主要支撑钢缆上出现了新的缆线断裂痕迹。上世纪 90 年代,阿雷西博的仪器平台曾有过一次改装导致的重量增加,当时添加上去的一些辅助钢缆的插孔也出现了明显的滑脱。如果再有钢缆出现问题,那么重达 900 吨的仪器平台可能会从 137 米的高度坠入主反射面,给阿雷西博天文台带来灾难性的毁灭。

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。

传奇闭幕NSF 的决定震惊了天文学界。不少天文学家、工程师以及其他学者纷纷在社交媒体发起了 #WhatAreciboMeansToMe 活动,分享阿雷西博如何影响自己的职业生涯的故事。

这个活跃了半个多世纪的射电望远镜不仅帮助科学家在 1992 年发现了首个太阳系系外行星存在的证据,还是宇宙的神秘信号——重复快速射电暴(repeating Fast Radio Burst)的首个“记录者”。1974 年,阿雷西博天文台向一个距地球 12000 光年的星系发射了世界首条星际信息,这也让它成为了探索外星文明的象征与符号。

对于研究小行星的天文学家来说,失去阿雷西博望远镜意味着失去一个重要的研究阵地。它的仪器平台包含一台强大的无线电发射机,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。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。

阿雷西博望远镜的主反射面。图片来源:Mario RobertoDuránOrtiz

NSF 天文学部门负责人 Ralph Gaume 表示,望远镜的一些科研项目或许能被转移到其他研究设施上去,相关学者应该会有类似的转移提议或申请。但是由于一些设备组仅在阿雷西博望远镜上运行,因此也有一些项目找不到备用的观测设施。

何去何从在关停之前,阿雷西博望远镜一直在接受常规性更新与升级。如果没有出现今年这两次钢缆损毁事故,它的仪器平台上将多出一架价值 580 万美元(约合人民币 3812 万元)的天线,能够大幅提升望远镜的灵敏度。现在,负责这个天线项目的美国杨百翰大学团队表示,将和 NSF 商讨这架天线到底应该何去何从。但比起天线,他们更担心阿雷西博天文台众多优秀的科学、技术、管理和支持人员未来的出路。

作为波多黎各主要的科教中心,天文台为许多天文学家和工程师提供了职业支持,还是一个著名的流行文化圣地。一位来自波多黎各大学的天文学家在接受《自然》新闻的采访时表示,失去阿雷西博望远镜对科学、行星防御计划以及波多黎各都会造成重大损失。

不过,望远镜并不是阿雷西博天文台的全部。根据 NSF 发布的消息,一些小型科学项目仍然可以在阿雷西博天文台的其他设施内继续进行,例如两个激光雷达(LiDAR)设施仍会通过向大气层发射激光来研究大气现象;天文台运营方中佛罗里达大学通过与微软合作,对相关数据进行云端储存与分析,现在正在努力将现场数据迁移至未受影响的服务器上。此外,NSF 还在探讨将天文台的资源用于教育目的的可能性。

阿雷西博天文台标志。图片来源:Mutante

拆除阿雷西博望远镜所需的成本目前尚不明确。NSF 数学和物理科学部门副主任Sean Jones表示:“我们明白阿雷西博对天文学界和波多黎各有多么重要,这是个艰难的决定。”

主要参考资料:

https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=301674https://www.nature.com/articles/d41586-020-03270-9https://www.sciencemag.org/news/2020/11/famed-arecibo-telescope-brink-collapse-will-be-dismantledhttps://www.linkresearcher.com/information/e4bb7359-c675-47f4-9ad7-86e770554d67

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