美国阿雷西博天文台将永久关闭，世界上只剩中国一只天眼

　　2020年11月19日，美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation，NSF）宣布，史上最知名的望远镜之位于波多黎各（PuertoRico）的阿雷西博天文台（AreciboObservatory）即将永久关闭，此消息一出震惊学界。
　　阿雷西博天文台隶属于美国国家天文学和电离层中心（NationalAstronomyandIonosphereCenter，NAIC）的无线电望远镜，其最显著的特征包括直径305米的球面反射器盘（sphericalreflectordish），以及悬吊在盘面上方137米、重约900吨、由三座钢筋混凝土高塔连接18条钢缆所撑起的仪器平台。
　　阿雷西博天文台
　　从1963年建成以来，阿雷西博天文台一直保持着世界最大单孔径望远镜的纪录，直到2016年我们中国建成500米口径球面射电望远镜（FAST）前。它是波多黎各主要的科学教育中心，也培育出许多天文学家和工程师，甚至还出现在流行文化里，如电影《超时空接触》（Contact）和007电影《007之黄金眼》。
　　《007之黄金眼》出现阿雷西博天文台片段
　　然而，就在2020年8月和11月，阿雷西博天文台的两条钢缆先后断裂；考察到维修的困难与高风险，这座产出许多科学研究的标志性天文望远镜，面临被拆解的命运在这感伤之际，让我们一起追忆阿雷西博天文台的一生。冷战的雷达需求促成天文台诞生
　　1945年，因应二战后的局势，美国成立了空军剑桥研究实验室。在冷战背景下，其于1949年发明了利用电话调制解调器传输数位数据的技术（即早期网际网络传输所使用的方式）。1951年，空军剑桥研究实验室的工程师首度发表文章，讨论利用球面接收器接收电磁信号的可能性；同时，美国国防部也因为远程雷达和通信的需求，对建造世界最大的天线来研究电离层很有兴趣这促成1959年空军剑桥研究实验室和康奈尔大学签署了成立阿雷西博天文台的合约。
　　天文台位于波多黎各北海岸的自治市阿雷西博，于1963年落成。
　　望远镜的反射器盘建基于天然形成的渗穴之中，1974年升级后由38778片穿孔铝板制成；从远处不同方位过来的电磁波会被盘面反射，分别聚焦于不同位置，悬吊于上空的接收器便会依据观察目标移动到适当的接收点。
　　如上图：从不同方位过来的电磁波（绿色和红色平行线条）会被反射器盘反射并聚焦于不同焦点，所以可以由接收器的移动来接收天空中不同方向来源的电磁波。
　　一如当初的计划，阿雷西博天文台的主要功用在研究地球的电离层、接收来自遥远宇宙的无线电波信号，以及使用雷达技术探索太阳系土星轨道之内的天体。几十年来，阿雷西博天文台经历数次升级，一直是天文学和大气科学的研究重镇：它拥有世界最大的电磁波接收区（也就是反射器盘）；当其他无线电望远镜花费数小时才能收集到足够的电磁波信号，阿雷西博天文台只需要几分钟。功勋：发现脉冲双星，间接证实重力波
　　阿雷西博天文台开始运作之后，做出的科学贡献多不胜数。例如，有研究团队由雷达脉冲发现水星的自转周期为59天，有别于原先认为的88天；1968年，又有人利用阿雷西博天文台，提供了蟹状星云脉冲星（CrabPulsar，PSRB053121，自转周期33毫秒）存在的确切证据，也是第一颗被确认为跟超新星残骸有关的中子星。
　　1974年，赫尔斯（RussellAlanHulse）和泰勒（JosephHootonTaylorJr）发现第一对脉冲双星（脉冲星和中子星）系统；之后，其被用来作为广义相对论的高精度测试这一项发现成为广义相对论中，重力波存在的间接证据，也是他们获得1993年诺贝尔物理学奖的重要原因。
　　1990年，又有团队从阿雷西博天文台发现了脉冲星PSRB125712，并于两年后，发现有两个行星（之后又找到第三个）绕行PSRB125712，这也是人类史上第一次发现太阳系外的行星。
　　除此之外，阿雷西博天文台也能拿来研究天体的地貌：1989年8月，趁着小行星4769Castalia经过，离地球的最近距离仅4，029，840公里（约地球到月球距离的11倍），科学家利用天文台雷达描绘出小行星4769Castalia的3D样貌；至今，阿雷西博天文台已经研究过数百个近地小行星，除了可以分析它们撞击地球的可能性，也能帮助我们理解太阳系的起源和演化。1994年，阿雷西博天文台则被用来研究水星南北极陨石坑内可能存在的冰层。
　　阿雷西博天文台亦针对星系进行无线电波频率的大范围扫描，并于2008年发现星系阿普220（Arp220）中存在有机化合物分子。另外，在大气物理学领域，它增进了我们对高层大气，特别是电离层的认知与理解。
　　阿雷西博针对4796Castalia的雷达影像
　　利用天文台雷达描绘出小行星4769Castalia的3D样貌向宇宙发送信息，等待外星文明响应
　　阿雷西博天文台不仅可以接收，也能发射信号（所以具有雷达的功能）。
　　最有名的例子，是1974年，天文学家德雷克（FrankDrake）和其他研究者们，设计了知名的阿雷西博信息（AreciboMessage），内容包含人类的DNA结构，和太阳系的介绍等等，以强力的电磁波从阿雷西博天文台发送向距离地球25000光年的球状星团M13。虽然无法期待在不久的将来能收到回复，却是人类主动接触外星文明的重要尝试。
　　反过来说，阿雷西博天文台接收到的无线电波，也能拿来分析是否包含外星智慧文明发出的电磁信号。于是，在早期NASA的搜寻地外智慧计划分析所用的数据，部分便来自阿雷西博天文台。结构不稳，无可奈何的退役决定
　　尽管功绩卓著，但阿雷西博天文台仍然面临拆除的命运。虽然有在定期维护，但经费的短缺加上岁月的流逝和地震、飓风的侵袭，都增加了望远镜结构的不确定性。
　　首先是2020年8月10日，一根连接到仪器平台、安装于90年代的辅助钢缆从托座松开，破坏了反射器盘面边缘的铝板；工程师在检查损坏状况时，发现仪器平台的12根主要支撑钢缆中，有一根钢缆的组成钢线存在少许损坏，但评价后认为对安全性不造成影响。怎知到了11月7日，该主要支撑钢缆从中间断裂，在靠近反射器盘面中心的区域撕开了大裂口既然原本认为安全的钢缆断了，剩下的钢缆是否真的安全无虞？又能支撑多久？没有人知道。
　　现在，任何时刻都可能有更多钢缆断裂或松脱，一旦最坏的状况发生，整个仪器平台将掉落到望远镜盘面上，或者损害附近的建物；甚至，任何想要稳定或测试钢缆的努力都可能加速剩下钢缆的损坏。为此，美国国家科学基金会正在研拟计划，在可控的状况下拆除仪器平台这是个艰难的决定，但一切以安全为优先。
　　事实上，出于经济考察，美国国家科学基金会前些年都在为阿雷西博天文台的经费苦恼：在2017年，美国国家科学基金会和NASA一年分别提供高达800万和360万美元的营运费用；到了2018年，才由中佛罗里达大学承担阿雷西博天文台的营运，并补足美国国家科学基金会逐年缩减的天文台经费。没想到人算不如天算，阿雷西博天文台被迫永久关闭，这无疑是科学界的一大损失。
　　破了大洞的阿雷西博
　　研究暂停
　　阿雷西博天文台自1963年启用以来，对天文学、大气科学和行星科学贡献良多；它是第一个发现系外行星的望远镜，也是搜寻地外文明的重要工具。它在科学教育面向深受好评，每年有十万人到阿雷西博天文台参观，包括许多学生；那儿不仅有天文学、高层大气物理学的展览，还有可以俯瞰巨大反射器盘面的观景平台。
　　尽管年纪大了，但阿雷西博天文台持续升级，原本也预定在接下来数年安装新仪器，像是将大幅提高望远镜灵敏度、价值580万美元的天线，但这一切都成为泡影。阿雷西博天文台退休后，许多研究都必须暂停，有的或许会找我们的天眼合作。憧憬
　　中国天眼（FAST）
　　由于阿雷西博天文台的拆除，如今我国的天眼已经成为了搜寻地外文明的最佳途径，很快天眼会对全世界开放，到时也会吸引更多得天文人才，更利于我们发展航天科技。我们需要借鉴阿雷西博射电望远镜的悲剧，避免发生在中国天眼身上，保护好地球上的最后的这一只眼。
　　参考资料：
　　AlexandraWitze，LegendaryArecibotelescopewillcloseforeverscientistsarereeling，Nature，Nov。19（2020）。
　　AlexandraWitze，ArecibotelescopewinsreprievefromUSgovernment，Nature，Nov。16（2017）
　　DanielClery，FamedArecibotelescope，onthebrinkofcollapse，willbedismantled，Science，Nov。19（2020）。
　　DanielClery，AdrianCho，IconicAreciboradiotelescopesavedbyuniversityconsortium，Science，Feb。22（2018）。
　　DanielAltschuler，ChrisSalter，TheAreciboObservatory：Fiftyastronomicalyears，PhysicsToday66，11，43（2013）。
　　PaulH。Carr，EarlyhistoryofAreciboObservatory，PhysicsToday67，6，11（2014）。