APP 作者|王青
審核|丁乙
編輯|趙經(jīng)遠
阿雷西博天文臺夜景。圖像來源：中佛羅里達大學(xué)
阿雷西博天文臺（Arecibo Observatory）位于美國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鏡而聞名于世。這座天文臺不僅是天文學(xué)研究的重要基地，也是人類探索宇宙歷程中的里程碑。
阿雷西博天文臺附近的地形比較獨特，擁有天然形成的喀斯特地貌，為建造大型射電望遠鏡提供了理想的場地。該天文臺的建設(shè)始于1960年，并于1963年建成，標志著人類在射電天文學(xué)領(lǐng)域邁出了重要的一步。
阿雷西博射電望遠鏡。圖像來源：Florida Space Institute
阿雷西博天文臺的主要設(shè)施是一個直徑305米的球面射電望遠鏡，通常將其稱為阿雷西博射電望遠鏡（Arecibo radio telescope）。此外，這里還擁有一個較小的射電望遠鏡（直徑12米）、一個激光雷達設(shè)施和游客中心。在2016年我國的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）建成之前，阿雷西博射電望遠鏡一直是世界上最大的單口徑球面射電望遠鏡[值得注意的是，建成于1974年的俄羅斯科學(xué)院射電望遠鏡-600（RATAN-600）的口徑更大，達到了576米，但它的反射面不是完整的球面，而是一個環(huán)形結(jié)構(gòu)]。
阿雷西博射電望遠鏡巨大的金屬結(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米處的可移動天線結(jié)構(gòu)上。盡管望遠鏡是固定的，不能轉(zhuǎn)動，但通過改變天線饋源的位置，它能夠掃描天空中的一個帶狀區(qū)域，進行深入的射電天文觀測。
阿雷西博射電望遠鏡（上）、500米口徑球面射電望遠鏡（中）和俄羅斯科學(xué)院射電望遠鏡-600（下）大小比較圖。圖像來源：wikipedia
在半個多世紀的時間里，阿雷西博射電望遠鏡取得了眾多輝煌的成就，這里僅例舉一二。
1、1967年，美國天文學(xué)家戈登·佩滕吉爾（Gordon Pettengill）領(lǐng)導(dǎo)的團隊用它測量出水星的自轉(zhuǎn)周期為59天，而非此前認為的88天。
2、1974年，美國天文學(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，他們對該系統(tǒng)進行了長時間觀測，發(fā)現(xiàn)這個雙星系統(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)，驗證了愛因斯坦廣義相對論的一個重要預(yù)言，兩人因此獲得了1993年諾貝爾物理學(xué)獎。
3、1974年，阿雷西博射電望遠鏡向武仙座球狀星團M13發(fā)送了包含地球和人類基本信息的“阿雷西博信息”。
阿雷西博信息。圖像來源：Planetary Habitability Laboratory，漢化：趙經(jīng)遠
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鏡發(fā)現(xiàn)了圍繞脈沖星PSR B1257+12運行的兩顆行星[1994年，沃爾茲森又發(fā)現(xiàn)了圍繞該脈沖星運行的第三顆行星]，這是人類發(fā)現(xiàn)的首個太陽系外行星系統(tǒng)。
此外，阿雷西博射電望遠鏡也對一些近地小行星進行了射電成像，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。它還參與了地外文明搜尋計劃（SETI），并且為分布式計算項目SETI@home提供了數(shù)據(jù)來源，但目前尚未在其中發(fā)現(xiàn)地外文明存在的證據(jù)。阿雷西博射電望遠鏡在天文學(xué)諸多領(lǐng)域立下赫赫戰(zhàn)功，成為人類探索宇宙征程中的一座不朽豐碑。
阿雷西博射電望遠鏡的重要發(fā)現(xiàn)。圖像來源：Future，漢化：趙經(jīng)遠
阿雷西博天文臺不僅是天文學(xué)研究的圣地，也是科學(xué)教育和公眾科普的重要場所。其游客中心于1997年開放，設(shè)有關(guān)于射電望遠鏡、天文學(xué)和大氣科學(xué)的互動展品，它吸引了來自世界各地的天文學(xué)家、學(xué)生和游客前來參觀學(xué)習(xí)。通過觀測和實驗，人們得以更深入地了解宇宙的奧秘，激發(fā)對科學(xué)的興趣和熱愛。
然而，令人遺憾的是，阿雷西博射電望遠鏡在2020年遭遇了嚴重的損壞。當(dāng)年8月，支撐望遠鏡上方平臺的一根鋼索斷裂，在望遠鏡的反射面上留下了一個長約30米的裂縫，并對饋源艙造成了損壞。同年11月，另一根鋼索斷裂后，美國國家科學(xué)基金會宣布阿雷西博射電望遠鏡面臨倒塌危險，不能安全修復(fù)，將被拆除。同年12月1日，中央平臺坍塌到射電望遠鏡的反射面上，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鏡。圖像來源：參考資料10
阿雷西博天文臺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)局都將成為人類探索宇宙奧秘歷程中的重要篇章。盡管阿雷西博望遠鏡已經(jīng)坍塌，但它在天文學(xué)領(lǐng)域留下的遺產(chǎn)和影響是深遠的。為了銘記這一偉大的科學(xué)設(shè)施，美國國家科學(xué)基金會計劃在阿雷西博天文臺的舊址上建立一個教育中心，繼續(xù)傳承和發(fā)揚天文學(xué)的精神和知識。
同時，阿雷西博射電望遠鏡的坍塌也提醒我們，科學(xué)設(shè)施的建設(shè)和維護需要長期的投入和關(guān)注。未來，隨著科技的進步和人類對宇宙探索的深入，我們期待能夠建造出更加先進、更加穩(wěn)定的射電望遠鏡和其他科學(xué)設(shè)施，為人類揭示更多宇宙的奧秘。
參考資料
1、阿雷西博望遠鏡的設(shè)備平臺倒塌，科學(xué)中國人，2021，(19):11
2、宇宙中最精確的時鐘:毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)歷程，中國計量，2016，(11):52
3、阿雷西博天文臺簡介，第十五屆中國科協(xié)年會——500米口徑球面射電望遠鏡與地方發(fā)展論壇文集，2013
4、阿雷西博市概況，第十五屆中國科協(xié)年會——500米口徑球面射電望遠鏡與地方發(fā)展論壇文集，2013
5、這份信號將在宇宙?zhèn)魉?萬年，最終暴露人類的位置，微信公眾號“國家地理中文網(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鏡，到底有多大？，微信公眾號“中國科普博覽”， 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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