作者|王青

審核|丁乙

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

阿雷西博天文臺(tái)夜景。圖像來(lái)源：中佛羅里達(dá)大學(xué)

阿雷西博天文臺(tái)（Arecibo Observatory）位于美國(guó)海外屬地波多黎各自治邦阿雷西博市南部約20公里處的山谷中，以其擁有曾經(jīng)世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡而聞名于世。這座天文臺(tái)不僅是天文學(xué)研究的重要基地，也是人類(lèi)探索宇宙歷程中的里程碑。

阿雷西博天文臺(tái)附近的地形比較獨(dú)特，擁有天然形成的喀斯特地貌，為建造大型射電望遠(yuǎn)鏡提供了理想的場(chǎng)地。該天文臺(tái)的建設(shè)始于1960年，并于1963年建成，標(biāo)志著人類(lèi)在射電天文學(xué)領(lǐng)域邁出了重要的一步。

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡。圖像來(lái)源：Florida Space Institute

阿雷西博天文臺(tái)的主要設(shè)施是一個(gè)直徑305米的球面射電望遠(yuǎn)鏡，通常將其稱(chēng)為阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡（Arecibo radio telescope）。此外，這里還擁有一個(gè)較小的射電望遠(yuǎn)鏡（直徑12米）、一個(gè)激光雷達(dá)設(shè)施和游客中心。在2016年我國(guó)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）建成之前，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡一直是世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡[值得注意的是，建成于1974年的俄羅斯科學(xué)院射電望遠(yuǎn)鏡-600（RATAN-600）的口徑更大，達(dá)到了576米，但它的反射面不是完整的球面，而是一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)]。

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡巨大的金屬結(jié)構(gòu)采用了穿孔鋁面板構(gòu)成的球形反射器，能夠?qū)魅氲纳潆姴ň劢乖诰嚯x反射器表面約168米處的可移動(dòng)天線結(jié)構(gòu)上。盡管望遠(yuǎn)鏡是固定的，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但通過(guò)改變天線饋源的位置，它能夠掃描天空中的一個(gè)帶狀區(qū)域，進(jìn)行深入的射電天文觀測(cè)。

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡（上）、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（中）和俄羅斯科學(xué)院射電望遠(yuǎn)鏡-600（下）大小比較圖。圖像來(lái)源：wikipedia

在半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡取得了眾多輝煌的成就，這里僅例舉一二。

1、1967年，美國(guó)天文學(xué)家戈登·佩滕吉爾（Gordon Pettengill）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)用它測(cè)量出水星的自轉(zhuǎn)周期為59天，而非此前認(rèn)為的88天。

2、1974年，美國(guó)天文學(xué)家拉塞爾·赫爾斯（Russell Hulse）和約瑟夫·泰勒（Joseph Taylor）用它發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)脈沖雙星系統(tǒng)（即包含一顆脈沖星的雙星系統(tǒng)）——PSR B1913+16，他們對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)雙星系統(tǒng)的軌道周期正在緩慢加快，這是引力波輻射的間接證據(jù)，驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的一個(gè)重要預(yù)言，兩人因此獲得了1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

3、1974年，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡向武仙座球狀星團(tuán)M13發(fā)送了包含地球和人類(lèi)基本信息的“阿雷西博信息”。

阿雷西博信息。圖像來(lái)源：Planetary Habitability Laboratory，漢化：趙經(jīng)遠(yuǎn)

4、1992年，波蘭天文學(xué)家亞歷山大·沃爾茲森（Aleksander Wolszczan）和加拿大天文學(xué)家戴爾·弗雷（Dale Frail）使用阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了圍繞脈沖星PSR B1257+12運(yùn)行的兩顆行星[1994年，沃爾茲森又發(fā)現(xiàn)了圍繞該脈沖星運(yùn)行的第三顆行星]，這是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的首個(gè)太陽(yáng)系外行星系統(tǒng)。

此外，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡也對(duì)一些近地小行星進(jìn)行了射電成像，發(fā)現(xiàn)了不少雙小行星系統(tǒng)，為行星防御作出了重要貢獻(xiàn)。它還參與了地外文明搜尋計(jì)劃（SETI），并且為分布式計(jì)算項(xiàng)目SETI@home提供了數(shù)據(jù)來(lái)源，但目前尚未在其中發(fā)現(xiàn)地外文明存在的證據(jù)。阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡在天文學(xué)諸多領(lǐng)域立下赫赫戰(zhàn)功，成為人類(lèi)探索宇宙征程中的一座不朽豐碑。

阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的重要發(fā)現(xiàn)。圖像來(lái)源：Future，漢化：趙經(jīng)遠(yuǎn)

阿雷西博天文臺(tái)不僅是天文學(xué)研究的圣地，也是科學(xué)教育和公眾科普的重要場(chǎng)所。其游客中心于1997年開(kāi)放，設(shè)有關(guān)于射電望遠(yuǎn)鏡、天文學(xué)和大氣科學(xué)的互動(dòng)展品，它吸引了來(lái)自世界各地的天文學(xué)家、學(xué)生和游客前來(lái)參觀學(xué)習(xí)。通過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)，人們得以更深入地了解宇宙的奧秘，激發(fā)對(duì)科學(xué)的興趣和熱愛(ài)。

然而，令人遺憾的是，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡在2020年遭遇了嚴(yán)重的損壞。當(dāng)年8月，支撐望遠(yuǎn)鏡上方平臺(tái)的一根鋼索斷裂，在望遠(yuǎn)鏡的反射面上留下了一個(gè)長(zhǎng)約30米的裂縫，并對(duì)饋源艙造成了損壞。同年11月，另一根鋼索斷裂后，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)宣布阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡面臨倒塌危險(xiǎn)，不能安全修復(fù)，將被拆除。同年12月1日，中央平臺(tái)坍塌到射電望遠(yuǎn)鏡的反射面上，使其徹底損壞，結(jié)束了它近60年的太空探索使命。

坍塌后的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡。圖像來(lái)源：參考資料10

阿雷西博天文臺(tái)是一座具有里程碑意義的科學(xué)設(shè)施，它的輝煌成就和悲壯結(jié)局都將成為人類(lèi)探索宇宙奧秘歷程中的重要篇章。盡管阿雷西博望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)坍塌，但它在天文學(xué)領(lǐng)域留下的遺產(chǎn)和影響是深遠(yuǎn)的。為了銘記這一偉大的科學(xué)設(shè)施，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)計(jì)劃在阿雷西博天文臺(tái)的舊址上建立一個(gè)教育中心，繼續(xù)傳承和發(fā)揚(yáng)天文學(xué)的精神和知識(shí)。

同時(shí)，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的坍塌也提醒我們，科學(xué)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)需要長(zhǎng)期的投入和關(guān)注。未來(lái)，隨著科技的進(jìn)步和人類(lèi)對(duì)宇宙探索的深入，我們期待能夠建造出更加先進(jìn)、更加穩(wěn)定的射電望遠(yuǎn)鏡和其他科學(xué)設(shè)施，為人類(lèi)揭示更多宇宙的奧秘。

參考資料

1、阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的設(shè)備平臺(tái)倒塌，科學(xué)中國(guó)人，2021，(19):11

2、宇宙中最精確的時(shí)鐘:毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)歷程，中國(guó)計(jì)量，2016，(11):52

3、阿雷西博天文臺(tái)簡(jiǎn)介，第十五屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡與地方發(fā)展論壇文集，2013

4、阿雷西博市概況，第十五屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡與地方發(fā)展論壇文集，2013

5、這份信號(hào)將在宇宙?zhèn)魉?萬(wàn)年，最終暴露人類(lèi)的位置，微信公眾號(hào)“國(guó)家地理中文網(wǎng)”， https://mp.weixin.qq.com/s/ShkSOf1Z_pFBVpcF0-W-Dw

6、Campbell, D. B., Davis, M. M., & Harmon, J. K.，Arecibo Observatory，Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 12, P. 5

7、Jonathan S. Friedman, Stephen C. Collins, Rubén Delgado, Paul A. Castleberg，Mesospheric potassium layer over the Arecibo Observatory, 18.3°N 66.75°W，Geophysical Research Letters, Vol. 29, No. 5，P. 15-1～15-4

8、Gullahorn, G. E., Rankin, J. M.，Pulsar timing results from Arecibo Observatory，Astronomical Journal, Vol. 83, No. 10, P. 1219-1224.

9、蕉葉，前世界第一的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡，到底有多大？，微信公眾號(hào)“中國(guó)科普博覽”， https://mp.weixin.qq.com/s/x17IxOVzrvx4wRFGkDfF9w

10、Elizabeth Howell，These photos of the Arecibo Observatory telescope collapse are just heartbreaking，space.com，https://www.space.com/arecibo-observatory-radio-telescope-collapse-photos

11、Arecibo Observatory，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory

12、Arecibo Telescope，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Telescope

13、Vicky Stein，Arecibo Observatory: The rise, legacy, and tragic collapse of a giant，space，https://www.space.com/20984-arecibo-observatory.html

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