剛剛，美國“天眼“塌了！_風聞

當地時間12月1日，美國最大的天文射電望遠鏡（阿雷西博）上懸掛的接收設備平台墜落，靶心正中望遠鏡反射盤表面，曾經世界最大的單孔徑望遠鏡就這樣塌掉了……

大眼睛，瞎了…

（圖片：estadespr / shutterstock）

其實，這座在天文界功勳卓著的射電望遠鏡，一直命運多舛，這次發生的事故只是一個縮影。

頗為有趣的是

這座“美國之眼”其實不在美國本土

而是在——波多黎各自治邦

反導產物

上世紀50年代後期，美蘇冷戰第一階段期間，蘇聯在拜科努爾發射了斯普特尼克1號衞星，成為首個將人造地球衞星送上太空的國家。

第一顆進入行星軌道的人造衞星

（圖片：Mil.ru / Wikipedia）

當時美國朝野上下感受到巨大危機，為應對此時佔有太空科技優勢的蘇聯，國會授權五角大樓成立了國防高級研究計劃局。其目的很簡單，就是要讓美國的軍事科技強過對手和假想敵，以保持國力優勢。

在壓倒性的科技和軍事實力面前

一切問題都好解決

（圖片：Wikipedia）

新成立的計劃局研究任務可謂繁多，其中就有一項重點任務，為美國發展反導防禦系統。

此時美蘇兩國的彈道導彈水平已有了突破進展，蘇聯也實現了“兩彈結合”。但讓美國人感到麻煩的是，反導需要發現對方的導彈位置，而且是越早發現越好，但是美國的雷達探測水平還遠遠跟不上這個距離。

在美國計劃局成立的第二年

蘇聯就着手設計了射程可達16000公里的洲際導彈

由此，為了避免被蘇聯核平，美國製造一個超級雷達就顯得頗為緊迫，但是沒有可參照的案例，也只能摸着石頭過河。

在這之前的反導系統所使用的原理也是研究人員意外發現的，核彈頭在高空中會產生特有的物理徵象，這是因為高速高温的物體所產生的大氣電離與一般導彈不同。雷達可以根據這個特徵，直接或間接地捕捉到導彈運動信息。

第一個反導系統是蘇聯的A-35

而美國緊隨其後設計的宙斯系統，卻沒什麼用

（1967年，莫斯科郊外的杜奈雷達）

（圖片：美國政府 / Wikipedia）

雖然這個原理為導彈跟蹤問題提供瞭解決方案，但缺點也很明顯，它沒有再對物理學及地球電離層等基礎領域和學科進行更深一步的瞭解，只知其果，不知其因。

所以為了更好的解決這些問題，以繼續增強雷達探測的精度，計劃局先在馬紹爾羣島共和國的誇賈林環礁建造了幾台雷達，但效果沒有達到預期，尤其是仍無法具體瞭解地球電離層F層的情況，所以只能在另外地方再修建一座。

這也不是美國第一次在太平洋島國搞試驗了

（圖片：wikimedia）

​

在沒有投票權的地方建一個

這項任務被安排給了康奈爾大學的威廉·戈登，他需要在全球範圍內美國所能實控的地區尋找一個合適的雷達站選址。

非常巧，他在波多黎各的中部喀斯特地貌區發現了一處十分完美的天坑。

決定就是你了

（圖片：Arecibo Observatory）

按照他最初的設想，在對天坑改造完成後，裝置一個固定的拋物面反射鏡，同時搞一座150m的塔，並將其固定在拋物面焦點上。總體而言這個設計方案有一定侷限性，其指向固定方向，對於雷達天文學、射電天文學、大氣科學等基礎學科的後期探索發展不利。

戈登和康奈爾大學的教授共同設計模型

（圖片：Arecibo Observatory）

計劃局的沃德·洛就把發現了這一缺點，並向戈登提了出來。同時他還讓戈登與波士頓的美國空軍研究實驗室聯繫，因為在那裏正好有一個小組在研究球形反射鏡，還有一個小組在研究無線電波在高層大氣中及太空中的傳播。

由此，計劃局、康奈爾大學、美國空軍研究實驗室三家共同促成了新雷達站的建設。

大幹快乾

（圖片：Arecibo Observatory）

最終，康奈爾大學採用了這樣一項提議，將反射面設計為圓環面，同時將四根電纜由桁架懸掛在反射面上方的四個塔架上（最終修改為三座），沿着其邊緣還有用於其方位定位的軌道。

用了三個支點吊起了可轉向接收器

（圖片：Arecibo Observatory）

一切準備就緒，新的雷達站在1960年中就開始建設，用了三年多時間，在1963年11月1日即建成運營。此後半個世紀以來，它一直是全球最大的單孔徑望遠鏡，直至2016年7月被中國貴州FAST項目超越。

建成主要用於射電天文學，大氣科學和雷達天文學的研究

以及找外星生命..

（圖片：Arecibo Observatory）

這處新設施被命名為阿雷西博望遠鏡，因其具有一定的天文觀測屬性，且為所有相關設施中的主力，所以其所在的總單位也被命名為阿雷西博天文台。

克林頓參觀阿雷西博天文台

（圖片：Wikipedia）

耐人尋味的是，阿雷西博天文台的所在地波多黎各也是美國的一處特殊領土。

其全稱為波多黎各自治邦，屬於美國領土，但並不隸屬於美國任何一個州，由國會直管，政區類別為自由聯邦。作為美國的自治區，波多黎各居民也是美國公民，但是他們沒有美國總統選舉的投票權，但有權選舉一名無表決權的美國眾議院專員。

一直期待能成為美國國旗上的一顆星

而它所處的位置也遠離北美大陸，處於中美洲的加勒比海地區，其西邊為多美尼加和海地兩個海島國，東邊為美屬維爾京羣島和英屬維爾京羣島，從這個意義上來説，美國與英國其實也算相鄰國家。

波多黎各與美國本土

而波多黎各自治邦的主要組成部分就是波多黎各島，首府設在島北部的聖胡安，距離阿雷西博望遠鏡也有50公里以上的直線距離。

聖胡安與阿雷西博

建成後的望遠鏡也經歷了多次升級。比如將鏡面的材料及結構升級，最初預期工作最大的頻率約500MHz也由此升級了十倍，變為約5000MHz。甚至後期還添加了外置裝置，功能更強大的2400MHz發射機。

1974年升級後之後

由鋁面板組成的高精度表面取代了舊的絲網

（圖片：Wikipedia）

耗資甚巨的天文台沒有辜負科學家們的期望，發現了諸多此前未知的科研成果。比如修正了水星的自轉週期，由以往認知的88天，更正為59天。

1974年，它還為赫爾斯和泰勒發現了首個脈衝雙星系統PSR B1913+16（因發現者之名被命名為赫爾斯-泰勒脈衝雙星），兩人還因此獲得了諾貝爾物理學獎。

二元制脈衝星：脈衝星和中子星圍繞着共同的重心運轉

（圖片僅為示意，不代表某個恆星系統）

（圖片：Anton Petrov/ Youtube）

後來，它還成功探測到了恩克彗星。人類最早發現的太陽系外行星也出自它的功勞。

雖然人類對恩克彗星的觀測從18世紀就開始了

但第一次用雷達觀測到的還是阿雷西博望遠鏡

（恩克彗星 圖片：NASA）

此外，還有一些並不為大眾所熟知的天文學界輝煌成果。而如果説到大眾最熟悉的阿雷西博望遠鏡的故事，則非阿雷西博信息和搜尋地外文明計劃莫屬，畢竟這兩項可是吸引公眾目光的流量之王。

1974年11月16日通過望遠鏡

向距離地球25,000光年的球狀星團M13發送了無線電信息

（顏色僅為分類作用，圖片：Wikipedia）

當然，不忘初心的軍事用途也有所體現，畢竟它和NASA也有着千絲萬縷的聯繫。比如搜尋蘇聯雷達，但具體使用方面也可以説是一個“騷操作”。具體原理為，通過檢測從月球反射通信發出的信號來確定蘇聯雷達的位置。

塌了

阿雷西博望遠鏡自建成以來，一直是美國國家科學基金會和美國宇航局眼中的香餑餑，相關經費得到充足供應。

然而，冷戰結束以後，美國對太空這一“無用”的探索領域的投資驟減，這也影響了相關單位對其的充值，比如NASA在2006年就取消了對它的支持。

望遠鏡下面種出的菜，不知有會不會有外星味道…

（圖片：Arecibo Observatory）

美國國家科學基金會也在2006年11月的報告中建議將其的天文經費從2007年的每年1050萬美元開始，逐步縮減至2011年的400萬美元。同時還進一步指出，如果找不到其他資金來源，則乾脆直接關閉得了。

這當然引起了研究人員的不滿，他們向社會四處活動，尋求支持。波多黎各當地政府也並不想關閉這個天文台，畢竟它已成為了當地的標誌性旅遊景點，關閉之後則會損失一大筆收入，所以當地也為其擔保了300萬美元的債券。

在長達53年的時間裏都是世界第一大望遠鏡

想要一睹其風采的遊客絡繹不絕

（圖片：Dennis van de Water / shutterstock）

然而，畢竟沒有了大佬的支持，預算也越來越少，一些社會活動也僅是杯水車薪。

屋漏偏逢連夜雨，本來每年的資金投入就很不到位，2017年發生的一起自然事件，又讓其深受打擊。

當年，瑪莉亞颶風帶來的強風導致430兆赫線路饋送斷裂並掉到主鏡盤上，損壞了接收盤面上38000塊鋁板中的約30塊。然而根據其觀測資料，由於其主要依賴於位於圓頂中的饋送和接收器傳送，而不使用線路饋送。總體而言，這次事故產生的破壞字面上看着很嚇人，但對它的影響很小，可忽略不計。

正常狀態下的轉向和接收器系統

（方框區域即為430 MHz的線路部分）

（圖片：Jon Evans / Wikipedia）

颶風之後，就短了一截…

（圖片：Mariordo / Wikipedia）

不過，今年的幾次意外傷害就沒這麼好運氣了。

今年8月，用於支撐反射鏡上方平台的一根輔助電纜斷裂，損壞了大約6-8個面板，並在反射面上開了一道約30米長的口子，對望遠鏡的運作造成了很大的影響。

又一次，還不知道是什麼原因

（圖片：https://www.ucf.edu/）

就在工程師們即將展開修復時，第二根主電纜又於11月6日掉落。本來修復團隊預計望遠鏡的結構能繼續承重，修修補補又能幾十年，但新事故的發生讓其措手不及。鑑於可能危及修復人員生命的前提下，這次美國國家科學基金會決定終止修復，並在11月19日直接宣佈退役射電望遠鏡退役，後期逐步拆除。

11月份的破損情況

（圖片：cmglee&OpenStreetMap / Wikipedia）

然而，望遠鏡還沒等開始拆，在前天早上8點左右（當地時間），就發生了坍塌事故。引用阿雷西博天文台工作了26年的職工描述：“聽起來像隆隆聲。我知道那是什麼，我在尖叫。就我個人而言，我失去了控制……我無法用語言來表達。這是一種非常深刻、可怕的感覺。”

此次坍塌對望遠鏡造成的損害非常嚴重，儀器接收平台完全塌掉，接收平台部分鋁板脱落，露出盤面下的植被。換句話説，這次的事故已經讓天文台無法正常運轉了。

差不多處於報廢狀態了…

（圖片：NotiCel / twitter）

發生了這麼大的事，國家科學基金會的工作人員當然也得去實際察看一番。畢竟雖然望遠鏡不要了，但天文台的其他設施還得進行搶救。

美國對現階段阿雷西博望遠鏡的放棄，並不代表徹底放棄阿雷西博望遠鏡這一計劃。根據相關科學家的預測，恢復阿雷西博望遠鏡的最可行方式還是原地重建，畢竟很難再找到一個像阿雷西博如此絕佳的地理環境了。

夜間的望遠鏡

（圖片：Arecibo Observatory）

而重建後的阿雷西博，也將在許多領域成為重要的科學研究裝置，尤其是在引力波領域。

但是，經濟因素已成為重建阿雷西博望遠鏡的最大阻力。

下一任的拜登政府和國會能不能通過這一“超級工程”項目，依然是一個未知數。

參考文獻：

1.http://www.naic.edu/

2.https://www.ucf.edu/news/broken-cable-damages-arecibo-observatory/

3.https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=301674

4.https://www.nature.com/articles/d41586-020-03270-9

5.https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory

6.https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Telescope

7.https://en.wikipedia.org/wiki/William_E._Gordon

8.https://en.wikipedia.org/wiki/Air_Force_Research_Laboratory

9.https://en.wikipedia.org/wiki/Kwajalein_Atoll

10.https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA

11.https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%E2%80%93Moon%E2%80%93Earth_communication