科普驿站 第八十八期
主题：阿雷西博望远镜的讣告
科目：天文
难度：A2
讲师：老芭蕉
正如标题所示，对于各位天文爱好者而言，想必已经听说了“阿雷西博射电望远镜”的新闻：全球第二大的射电望远镜——阿雷西博望远镜因年久失修，又遭受飓风侵袭，在12月1日发生平台坍塌，因难以有效抢修，被迫永久关停。
据外媒报道，阿雷西博在本次坍塌前就已经陆续出现过几次故障和事故，但却始终未能得到全面的修整加固。最近一次使用是在2020年8月6日，几天后就出现了一处钢缆接头的断裂。而在11月6日，又有一根钢丝断裂，随后在12月1日支撑钢缆完全断裂，接收平台坠落至反射盘，发生完全坍塌。
如今，世界“两大天眼”其一基本算是身死道消，而在深空观测领域的研究，全世界目前只剩下了中国的FAST射电望远镜作为唯一的“天眼”。
我想，对于天文学家和各位关注它的天文爱好者来说，阿雷西博恐怕是整个天文学历史上最传奇、最高产的望远镜之一。在它运转的半个多世纪中，阿雷西博望远镜不仅多次帮助天文学家斩获诺贝尔奖，而且在多个研究领域做出过开创性的贡献，甚至是在对地外文明的探索方面它也是一位勘探先锋。
回顾阿雷西博的历史，它于1963年建成，至今已有半个多世纪的时光。在FAST建成之前，它始终卫冕“世上最大的单孔径望远镜”的冠军地位。在最初，阿雷西博不仅仅运用于深空科学的探测和研究，更是在冷战时代下，作为美国反导研究的重要组成部分。据说，它就曾用于收集前苏联发送的电子信号与情报。
冷战结束后，阿雷西博便卸下戎装，更专注服务于天文学领域的学术研究。其主要任务包括：搜寻和识别存在威胁的近地小行星、探索外星生命的迹象。
看看下面这张图，我想各位一定不会陌生。
在这一张看似简陋和滑稽的图中，实际包含了以下丰富的信息：
用二进制表示的1-10十个数字；DNA所包含的化学元素序号；核苷酸的化学式；DNA分子的双螺旋结构；人类的外形；太阳系天体的简单信息；望远镜的口径和波长。
没错，这就是大名鼎鼎的“阿雷西博信息”。1974年，为庆祝望远镜的改造完成，阿雷西博望远镜向距离地球25000光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号。如果该信息被某个地外高等智慧生命所接收，将会读到图中所示的信息。
丰富的科幻色彩，加上它十分壮观的外形，使得它受到各种科幻影视作品的青睐，例如007系列的《黄金眼》和电影《接触》的部分场景就是在这里拍摄的。
它的丰功伟绩数不胜数，曾被上千位科学家使用，对整个观测领域而言，都可谓是一座里程碑式的科研高峰。关于它的更多成就，感兴趣的各位可以去百科进一步了解它的故事。
如今，这位科研“前辈”已经在轰然倒塌下怅然逝去，就让我们为他撰写一篇讣告，以告慰这处天文圣地吧。以下采用拟人手法，回忆“生平”，宣读讣告：
沉痛悼念阿雷西博望远镜，科学精神永垂不朽。
位于波多黎各的阿雷西博天文台射电望远镜，长期勤奋工作，任劳任怨，积劳成疾。然而因为年久失修，不巧近几年又遭遇超强飓风的袭击，伤重病危。虽然经过紧急救治，但最终医治无效，于2020年12月1日逝世，享年60岁。
在长达半个世纪的时间里，阿雷西博都是全球最大的射电望远镜。这个纪录直到2016年，才被中国的天眼FAST望远镜所打破。
恍惚还记得第一次见到阿雷西博的样子，是在某一堂天文科普的讲座上。讲师为我们这些萌新小白们，介绍世界著名的重要天文台和望远镜。当阿雷西博的画面在投影上一出现，就觉得自己屏住了呼吸——它实在是太庞大了。
那个时候，我专门在照片里找到望远镜附近的一辆汽车，那辆汽车在画面里只是不起眼的一个小白点，和整个望远镜相比更是微不足道。从那一刻起，阿雷西博在我心中，一直就是人类天文学观测技术的最高峰，是工程和科学应用的奇迹。
阿雷西博能长这么大个子，其实跟它“出生的方式”有很大关系。
1960年，阿雷西博望远镜在波多黎各的阿雷西博山区诞生，孕育它的是美国康奈尔大学教授威廉·戈登。你如果熟悉地理，应该知道波多黎各是美国的一个自治邦，不过它距离美国本土2000多公里，是大西洋上的加勒比海中的群岛。阿雷西博就出生在群岛的北岸。
在阿雷西博望远镜之前，其他的望远镜都是人造的独立建筑，这种建筑的口径最大也不超过100米。但是阿雷西博不一样，它是从自然地貌改造出来的。工程师改造了当地自然形成的碗状的石灰岩地形，利用地形的支撑，建造了一个口径305米的巨大的射电望远镜。
射电望远镜，可不是普通的望远镜。普通的望远镜，就跟我们人眼一样，只能接收可见光。但是在可见光之外的辐射，比如说宇宙星空的射电波，普通望远镜就看不到了。为了观察那些信号，我们要用特殊的金属结构的望远镜来接收，信号经过处理器处理之后，再通过计算机呈现出影像，让天文学家研究。这就是射电望远镜的原理。
天文学家通常会用射电望远镜，研究宇宙中那些肉眼看不见的低温目标，或者弥漫的星际气体。
作为全球最大的射电望远镜，阿雷西博的一生可以说战功赫赫。从少年时期，它就展现出了惊人的天赋。我来给你举几个例子。
1964年，刚投入使用不久的阿雷西博望远镜负责观测水星。它发现水星自转一圈的时间不是过去天文学家认为的88天，而是59天。因为这个发现，乃至于当时的天文学教科书都需要被重新修改一遍。
紧接着，阿雷西博望远镜又发现蟹状星云的中心隐藏着一颗脉冲星，也就是旋转的中子星。这是人类发现中子星存在的第一个确凿证据。中子星是什么呢？它是大质量的恒星死亡之后的遗迹，只能通过高灵敏度的无线电望远镜探测到。确认发现中子星，让天文学对恒星的一生的演化过程的认识终于补齐了最后一块拼图，验证了恒星演化理论的正确。而中子星这种物质形态的存在，本身也颠覆了科学家对物质状态的传统理解。
在这个基础上，阿雷西博望远镜再次发现相互绕转的两颗中子星。而这个发现让负责这项研究的天文学家获得了诺贝尔奖。
此后，阿雷西博望远镜又经过了几次升级改造。比如说，它最初的架构使用金属网——你可以把这个架构理解为它的骨骼。但后来阿雷西博的架构被升级成了38000块独立可调整的铝板，这让阿雷西博望远镜达了到更高的观测精度，观测无线电信号的波段范围提升到了5000兆赫，是之前的10倍。
升级后的阿雷西博望远镜又取得了惊人的科学发现。1989年，它直接拍摄了一颗小行星的无线电波段的照片——这是人类历史上第一次拍到我们太阳系内小行星的无线电波段的照片。一年之后，也就是1990年，阿雷西博望远镜再次立功，它发现了一颗新的脉冲星，而且确认脉冲星附近有三颗环绕它的行星。要知道，这是人类第一次发现太阳系外的行星，是一个重大意义的发现。如果像地球这样的行星在宇宙里普遍存在，就意味着生命有可能并不孤独。这个发现也让负责这项研究的天文学家获得了诺贝尔奖。
你看，从我们附近的太阳系小天体，到遥远的太空深处的脉冲星，阿雷西博望远镜不断地获得“人类第一次”的新发现。
其实，阿雷西博望远镜的贡献远远不止天文学这一个领域。阿雷西博望远镜更出名的，是它对人类探索外星文明做出的努力。天文学家相信，如果宇宙中别的星球存在高等级智慧生命，它们可能会发射出可以破解的无线电信号。阿雷西博望远镜长时间检测这样的信号，试图搜寻地外生命存在的迹象。同时，它还主动出击，把人类的重要信息进行编码，然后用信号发射器向太空发射广播。
如果你看过《三体》的小说，你可能会联想到，小说里负责联络外星人的红岸基地。没错，阿雷西博天文台就是现实世界里的红岸基地。
在科学工作之余，阿雷西博望远镜也积极发展自己的文化兴趣爱好。它参与拍摄了《007黄金眼》《接触》和《X档案》等等热门影视作品。由于它极其专业的镜头感，阿雷西博望远镜受到科幻电影导演们的欢迎，成了科幻影视作品中常见的客串嘉宾。
但是，活力四射的天才少年，也有步入迟暮的那一天。
到了2010年代，经过50年的连续工作，阿雷西博望远镜已经上了年纪，急需休假进行全面的身体检查。但是，体检和日常保健的经费经常落实不到位。这导致阿雷西博望远镜的身体状况每况愈下。
雪上加霜的是，最近几年发生的几场飓风，都给阿雷西博造成了不小的危害。2017年玛丽亚飓风导致波多黎各的一条电缆折断。折断的电缆跌落到望远镜的镜面上，损坏了30块铝板。即便是这样，阿雷西博望远镜仍然坚持科学工作，在缺少一根电缆和一部分镜面的情况下，继续跟踪星空中的目标，尽可能收集数据。
不过虽然阿雷西博勉力支撑，可江山代有才人出，来自神秘东方的后起之秀，终究还是动摇了老一代前辈的地位。
2000年之后，中国开始布局建造一台500米口径的射电望远镜，这台望远镜预计会取代阿雷西博望远镜，成为世界第一。中国的资金投入丰厚，人才积累充足，很有信心成为未来射电天文学的研究中心。而且从一开始，中国就提出向全世界分享自己的观测数据和科学成果。
在这层影响下，阿雷西博望远镜的地位滑落得更快了，越来越得不到充足的政府拨款。人才相继流失，科学项目开始转移到其他新建成的望远镜上去了。阿雷西博望远镜在波多黎各的山谷中，和越来越多的杂草为伴。过去辉煌时代常见的天文学家们，渐渐地也不再来访。国际会议上更是越来越少见阿雷西博望远镜的发言。
年迈的阿雷西博静静地衰老。
2020年8月，阿雷西博的健康再一次受到了重击。一次热带风暴造成阿雷西博望远镜上，一根负责结构支撑的缆绳断裂，镜面上出现了长达30米的裂缝。这相当于是它的“肋骨”断了，还顺带损伤了周围的“内脏”。
为了修补阿雷西博望远镜，美国自然科学基金委员会订购了用来替换的新缆绳。但就在准备安装之前，第二根重要缆绳又断裂了。这次断裂又砸碎了一部分镜面。美国陆军工程兵的抢修和评估发现，损坏部分太多，很难在现有资金投入的情况下简单维修，而且维修工程可能会威胁周边建筑物的安全。
2020年11月19日，美国自然科学基金委员会宣布，放弃阿雷西博望远镜的抢救，在接下来几周时间内逐步清理安全区域，阿雷西博望远镜正式退役。2020年12月1日，阿雷西博望远镜第三根电缆断裂，整个观测平台彻底倒塌。
阿雷西博离去的消息传出来之后，天文学界一片哗然。科学家们万分沉痛，纷纷发文表达遗憾和悼念。
阿雷西博望远镜的前主任、著名天文学家德雷克的女儿回忆，在她很小的时候，父亲曾经带全家到阿雷西博去旅行。听到望远镜坍塌的消息时，她说，这对于科学、对波多黎各、对我们和这个宇宙的链接来说，都是一个艰难的早晨。牛津大学天文学教授克里斯·林托特也感慨道：失去阿雷西博很难过，它对我们理解宇宙贡献太多。
现在，阿雷西博望远镜虽然离开了我们，但是它的一生留下了众多宝贵的精神遗产。
比如，它推进了我们对望远镜建设的工程技术的进步。阿雷西博望远镜让人们知道，利用天然的地形可以建造更大的望远镜。这种方法既能减少挖掘的施工负担，又能帮助望远镜在雨天排水。在阿雷西博望远镜之后，和自然景观结合的设计成为天文学界工程典范。
这样的思路也影响了我们中国的天文学家。中国天眼望远镜也用了类似的原理建造，可以说，中国天眼是站在阿雷西博望远镜的肩膀上，成为新一代世界最大的望远镜的。
再比如，阿雷西博望远镜的地址建成了访客中心。访客中心整年接待来参观学习的天文爱好者，不仅增进公众的科学兴趣，还在不断地普及科学精神。
我想，这或许也是我们身为科学爱好者们，感到欣慰和期待的Happy End了吧。
阿雷西博望远镜虽然不在了，但是它的科学精神永垂不朽！
来源：邵恒头条，第331期，《全球第二大射电望远镜正式退役》
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