再見，阿雷西博！

未坍塌時的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡（圖/東方IC）

近日，位于美屬波多黎各的阿雷西博天文臺的射電望遠(yuǎn)鏡因結(jié)構(gòu)失控而垮塌，引發(fā)多方關(guān)注。美國國家射電天文觀測臺主任比斯利說：“這對科學(xué)界來說是一個巨大損失。阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡曾幫助天文學(xué)家取得了一些驚人的科學(xué)成就?！?/p>

坍塌并非毫無征兆

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡（下稱“阿雷西博”）建成于1963年，口徑305米，曾是世界最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。美國科學(xué)新聞網(wǎng)指出，過去，世界各地的科學(xué)家一直使用阿雷西博研究遙遠(yuǎn)行星，發(fā)現(xiàn)潛在的危險小行星并尋找可能存在的地外生命。從太陽系小天體到遙遠(yuǎn)的太空深處的脈沖星，阿雷西博曾見證眾多“人類第一次發(fā)現(xiàn)”。而在遭受過地震和颶風(fēng)，經(jīng)歷過搖晃和動蕩后，久經(jīng)沙場的阿雷西博終究還是在一夜之間倒下了。

實(shí)際上，這次坍塌并非毫無征兆。2020年8月，阿雷西博的一條輔助鋼纜斷裂，將反射面砸出一道30米長的裂縫。大約3個月后，同一座塔架的主要支撐鋼纜也斷裂了，其余的鋼纜已然搖搖欲墜，無論是修復(fù)還是固定，都可能會促使其再次發(fā)生意外。2020年11月19日，美國國家科學(xué)基金會（NSF）宣布，該望遠(yuǎn)鏡將被關(guān)閉并以可控方式拆除。

NSF天文科學(xué)部主任拉爾夫·高梅表示：“在11月主鋼纜發(fā)生故障之后，我們推測輔助鋼纜也可能將隨時發(fā)生故障。盡管我們無法預(yù)測故障會何時發(fā)生，但它必然會發(fā)生?！彪S后他指出，阿雷西博已經(jīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性損毀，無論維修人員做什么也于事無補(bǔ)。

然而令團(tuán)隊(duì)最擔(dān)心的事情還是發(fā)生了。當(dāng)?shù)貢r間2020年12月1日，波多黎各的山間發(fā)出了驚人的巨響——阿雷西博等不及“有計劃地”被拆除，便自行坍塌，與世界來了場悲壯的告別。阿雷西博的平臺墜落并砸毀了望遠(yuǎn)鏡反射盤表面。工程師評估了損壞情況，確定望遠(yuǎn)鏡的三個支撐塔全部斷裂，重達(dá)900噸的接收平臺墜落到下面的碟形反射盤上。此外，望遠(yuǎn)鏡的支撐鋼纜也已全部斷裂。

“一方面，望遠(yuǎn)鏡本身‘疲勞’了，一臺射電望遠(yuǎn)鏡通常使用30年左右就算‘老’了，而阿雷西博已服役57年；另一方面，阿雷西博項(xiàng)目的科學(xué)經(jīng)費(fèi)不夠，不足以做好日常維護(hù)，比如結(jié)構(gòu)件的加固和更換，部件的除銹、潤滑等?！敝锌圃荷虾Ｌ煳呐_研究員、65米天馬射電望遠(yuǎn)鏡總工程師劉慶會介紹，阿雷西博的坍塌并不令人意外。

不同望遠(yuǎn)鏡需要相互配合

阿雷西博倒下的那一天，很多人想起了被喻為“中國天眼”的FAST。

FAST和阿雷西博都是射電望遠(yuǎn)鏡，可以用于接收天體發(fā)射出的無線電波。20世紀(jì)60年代天文學(xué)取得了非常重要的發(fā)現(xiàn)——脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子，而這“四大發(fā)現(xiàn)”都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。

射電望遠(yuǎn)鏡各式各樣。根據(jù)天線總體結(jié)構(gòu)不同，射電望遠(yuǎn)鏡按設(shè)計要求可以分為連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡和非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡兩大類。

連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡分為全可轉(zhuǎn)型或可跟蹤型、部分可轉(zhuǎn)型、固定型。阿雷西博和FAST都屬于固定型射電望遠(yuǎn)鏡。非連續(xù)孔徑射電望遠(yuǎn)鏡大致分為甚長基線干涉儀和綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡兩類，世界上最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡是位于美國的甚大天線陣（VLA）。

與光學(xué)望遠(yuǎn)鏡不同，射電望遠(yuǎn)鏡既沒有高高豎起的望遠(yuǎn)鏡鏡筒，也沒有物鏡、目鏡，它主要由天線和接收系統(tǒng)兩大部分組成。射電望遠(yuǎn)鏡的天線，就是通俗說的“鍋”，接收系統(tǒng)就是“饋源”。阿雷西博的“大鍋”就是被900噸的“饋源”砸壞了。

為了滿足觀測弱射電源的需要，射電望遠(yuǎn)鏡必須有較大直徑，并能對射電目標(biāo)進(jìn)行長時間跟蹤或掃描。劉慶會表示，由于射電望遠(yuǎn)鏡接收的無線電波波長較長，對望遠(yuǎn)鏡的面精度要求沒那么高，所以“鍋”可以做得比較大。

“‘鍋’越大，接收信號就越多，靈敏度就越高。就像下雨時，盆子越大，接住的水就越多?！眲c會說，天文學(xué)家都想要又大又精密的望遠(yuǎn)鏡，但必須綜合考慮設(shè)備造價和工藝的現(xiàn)實(shí)性。

“在接收射電信號方面，F(xiàn)AST完全可以替代阿雷西博而且比它的性能更強(qiáng)。但FAST不能發(fā)射信號，阿雷西博原本可以跟FAST互補(bǔ)，現(xiàn)在這一互相配合的組合不復(fù)存在了。”劉慶會不無遺憾地說。

盡管FAST和阿雷西博這類大型射電望遠(yuǎn)鏡可以捕捉更微弱的信號，但由于它們是固定型望遠(yuǎn)鏡，覆蓋天區(qū)有限，其他射電望遠(yuǎn)鏡仍起著重要作用。

不同大小、波段、位置的望遠(yuǎn)鏡就像不同的“眼睛”，從多個角度凝視宇宙，捕捉各式各樣的信息。如同盲人摸象，每一個望遠(yuǎn)鏡只能“摸”清天體的一個側(cè)面。中科院國家天文臺研究員戴昱表示，天文學(xué)家的理想是用所有波段的望遠(yuǎn)鏡把感興趣的天區(qū)或天體都“掃描”一遍，達(dá)到“全信使、多波段”的效果。

探索宇宙是場接力賽

阿雷西博對射電天文學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)以及行星和太陽系的研究貢獻(xiàn)巨大，曾繪出第一幅金星表面雷達(dá)圖，并在1992年首次發(fā)現(xiàn)太陽系外的行星系統(tǒng)。不過，阿雷西博一項(xiàng)更著名的成就是向宇宙發(fā)射信號。1974年，阿雷西博向距離地球2.5萬光年的球狀星團(tuán)M13發(fā)射了一系列二進(jìn)制代碼信息，包含人類DNA結(jié)構(gòu)、太陽系結(jié)構(gòu)和阿雷西博本身信息等，以期被潛在外星文明接收到。

“雖然阿雷西博不在了，F(xiàn)AST也可以接收這個信號的反饋。就好像你收到一封信，到底是寄信人本人查收，還是給他的親戚朋友查收，都沒關(guān)系?！眲c會說。

重要的是，這封信會以什么形式回復(fù)?！叭绻强梢姽庑盘?，就用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡接收，如果是射電信號，就用射電望遠(yuǎn)鏡接收……不過，很難說阿雷西博信號會有反饋。即便有，宇宙尺度那么大，說不定也要等幾十年或幾百年，甚至更長時間才有可能收到。”劉慶會說。

在人類仰望星空的史冊上，阿雷西博書寫了光輝的一頁，卻沒能迎來“壽終正寢”。

類似事件其實(shí)也發(fā)生過。1988年11月15日，沒有一點(diǎn)點(diǎn)征兆，美國的91米綠岸射電望遠(yuǎn)鏡（GBT）忽然坍塌，留在地面的是一堆殘骸。不過，在這廢墟附近，新的GBT望遠(yuǎn)鏡很快拔地而起。

據(jù)NSF官網(wǎng)消息，阿雷西博倒塌后，有一部分工程會保留，并應(yīng)用于教育和旅游等。劉慶會認(rèn)為，曾在阿雷西博射電天文臺工作的工程師和科學(xué)家或許會轉(zhuǎn)行，或許會尋找下一個射電天文研究項(xiàng)目，“來‘中國天眼’，也不是沒有可能”。

英雄總有謝幕時。因冷卻物質(zhì)耗盡而結(jié)束任務(wù)的“赫歇爾”望遠(yuǎn)鏡，鞠躬盡瘁垂垂老矣的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，轟然坍塌的阿雷西博……時運(yùn)或許能讓挽歌推遲響起，但滾滾歷史長河中，大浪淘沙，優(yōu)勝劣汰，是不變的法則。

從誕生到暮年，一臺望遠(yuǎn)鏡最多“活”幾十年，但還有下一臺望遠(yuǎn)鏡接著往前走。對浩瀚宇宙的探索，有著一代又一代望遠(yuǎn)鏡接力而向前。

阿雷西博遠(yuǎn)去了。倘若很久后的某一天，外星生命對阿雷西博信號的回復(fù)被人類捕捉到，我們一定會再次想起它。