2020年12月1日,美国的波多黎各丛林深处传来一声惊雷般的巨响——重达900吨的钢制平台从137米的高空轰然坠落,将曾经世界单口径最大的射电望远镜,“阿雷西博”的球面反射镜砸成了一片废墟。
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射电望远镜不同于光学望远镜,它无法让你看到绚丽多彩的星云照片,但它却能“看到”人类肉眼所看不到的东西,为我们探索宇宙提供另一个视角。下面我们就来聊聊这个陨落的“巨大眼睛”!
阿雷西博射电望远镜。它位于美国波多黎各岛,于1963年耗资2.6亿美元建造成功(相当于现在的 20 多亿美元),直径有305米,后面又扩建到了350米,是当时世界最大的单口径射电望远镜,这个记录保持了将近半个世纪,直到我国贵州的天眼FAST建成才被超越,这个我们后面再讲。
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阿雷西博的主体是一个球面的反射镜,由38778块金属面板拼接而成,看起来就像一口巨大的“锅”,主要功能是接受来自宇宙深处天体所发出的射电信号,并将微弱的信号汇聚到焦点位置。在焦点附近有馈源,馈源负责接收反射面汇聚的射电信号,并将信号传入反射镜上方的接收器。
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接收器平台的直径也达到了 150 米,重 900 吨,通过18根钢缆和三座高塔,悬吊在球面反射镜上空。接收器可以在一定范围内进行移动,可观测角为40°左右,从而接收来自不同方向射电信号反射的焦点,最终实现对指定的范围天区的进行更高精度观测。接收器能够将收到的射电信号进行放大,并将其转换为更便于处理的低频或中频段,最后在经过一系列操作进行数字化处理。
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1974年,阿雷西博发现了脉冲双星系统,首次证实了引力波的存在,相关天文学家也因此获得了诺贝尔物理学奖,另外还精确的测算了水星的自转周期为58.646天。
除此之外,它配备了主动发射信号的装置,阿雷西博望远镜曾向距离地球2.5万光年的M13星团发送了一串无线电信号,由于恒星的数量和星团的年龄(116.5亿年),它在当时被认为是可能存在是外星文明的地方,编码信息包含了数字 1-10,人的外形,DNA元素序号、核苷酸的化学式、以及太阳系的组成等等。
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然而由于距离的原因,我们目前并没有接收到任何来自于宇宙的信息。
坍塌的原因是什么?其实,阿雷西博射电望远镜彻底坍塌前,就已经出现过多次故障,以及 2 次严重受损,最终被认定无法修理,只能退役拆除,然而还没来得及主动拆解,它就直接塌掉了。
2020年8月的时候,有一根悬挂接收器平台的辅助钢缆开始断裂,到11月又断了一根,直到12月,剩余的钢缆无法承受900吨的重量,于是接收器平台便从137米的高空坠落,砸到了下面的反射盘上,导致望远镜本体彻底损毁。时至今日,阿雷西博射电望远镜表面已杂草丛生,就像一个大型“垃圾场”。
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长期以来,在强电磁辐射环境下,望远镜的锌合金电缆插座的性能逐渐下降,最终无法发挥自身的固定与承重作用。后期美国对此投入的资金也越来越少,使得很多安全隐患得不到及时排查和修复,定期维护工作难以开展,再加上自然灾害的破坏,最终导致了望远镜的意外坍塌。
中国天眼FAST。阿雷西博射电望远镜的坍塌,并不意味着人类对宇宙探索的终结。2016年9月25日,中国耗费20多年建设的射电望远镜正式投入使用,其口径达500米,超越美国的阿雷西博,成为了世界最大的单口径射电望远镜。
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与阿雷西博射电望远镜相比,中国天眼的灵敏度更高,观测频率范围更宽,综合性能更是阿雷西博射电望远镜的10倍左右,能够接收来自宇宙深处更微弱的射电信号。
迄今为止, FAST光是新发现的脉冲星,就已经有1000多颗了,并探测到了多种星际分子,为研究星际物质分布以及恒星的形成过程提供了重要线索。不仅如此,FAST还肩负着寻找地外文明的任务。
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当东半球的中国天眼捕获到第1001颗脉冲星信号时,西半球废墟上的蝴蝶正振动着翅膀。从阿雷西博到FAST,改变的不仅是350米到500米的孔径跃升,更是人类用钢铁编织宇宙密码的决心。或许在不久的将来,当中国天眼解码出第一个地外文明信号时,我们应该记得:所有伟大的发现,都始于某个看似不可能的科学守望。