當(dāng)?shù)貢r間12月1日，位于波多黎各的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡坍塌了。一時間，關(guān)于阿雷西博的各種報(bào)道鋪天蓋地。據(jù)悉，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡坍塌是因?yàn)?個支撐塔全部斷裂，重達(dá)900噸的接收平臺直接墜落到望遠(yuǎn)鏡的反射盤上。天線被砸壞，望遠(yuǎn)鏡已無修復(fù)可能。
阿雷西博為何會坍塌?500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)和阿雷西博同屬于射電望遠(yuǎn)鏡，二者有何異同?阿雷西博曾向宇宙發(fā)出信號，會收到回音嗎?
早已預(yù)見的一場坍塌
遭受過地震和颶風(fēng)，經(jīng)歷過搖晃和動蕩，直徑為305米的大型射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博“久經(jīng)沙場”，卻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。今年8月，阿雷西博塔架上的一根輔助鋼纜脫落。此后，工程師一直在給阿雷西博“體檢”，美國國家科學(xué)基金會(NSF)授權(quán)美國佛羅里達(dá)大學(xué)(UCF)采取相應(yīng)措施。在評估過程中，UCF考慮了阿雷西博的使用年限、設(shè)計(jì)復(fù)雜性及繼續(xù)使用的潛在風(fēng)險。
11月6日，阿雷西博天文臺正準(zhǔn)備交付用于替換的輔助鋼纜時，望遠(yuǎn)鏡的一根主要鋼纜又在同一塔架上斷裂。工程師預(yù)判，其余的鋼纜可能比最初預(yù)計(jì)的還要脆弱。
來自工程評估公司的桑頓·托馬塞蒂(Thornton Tomasetti)提交了一份行動建議書，他說：“盡管令人沮喪，但我們認(rèn)為，應(yīng)盡快以可控的方式有計(jì)劃地拆除阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。”
在NSF天文科學(xué)部主任拉爾夫·高梅(Ralph Gaume)看來，安全是讓阿雷西博退役的唯一考量因素。“在對阿雷西博進(jìn)行評估前，我們考慮的并非是否應(yīng)該修復(fù)天文臺，而是如何修復(fù)。但大量數(shù)據(jù)表明，修復(fù)它，安全無法得以保證，而確保安全是無法逾越的底線。”
在阿雷西博正式“退役”的新聞鋪天蓋地之前，工作人員就都明白，阿雷西博坍塌必然發(fā)生，只是不知何時到來?？茖W(xué)家和工程師不得不提前撤離，也正因?yàn)槿绱耍@次坍塌沒有造成人員傷亡。
當(dāng)?shù)貢r間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(jì)劃地”被拆除，便自行坍塌，與世界來了場悲壯的告別。
“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。”中國科學(xué)院上海天文臺研究員、65米天馬射電望遠(yuǎn)鏡總工程師劉慶會告訴科技日報(bào)記者，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(jì)要求可以分為連續(xù)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)鏡鏡簡，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。”劉慶會說，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。中國科學(xué)院國家天文臺研究員戴昱接受科技日報(bào)記者采訪時表示，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)更為著名的成就是向宇宙發(fā)射信號。1974年，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡向距離地球25000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)和阿雷西博望遠(yuǎn)鏡本身信息等，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。”劉慶會說。
重要的是，這封信會以什么形式回復(fù)。“如果是可見光信號，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(Green Bank Telescope，GBT)忽然坍塌，留在地面的是一團(tuán)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)，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。(記者 代小佩)
