阿雷西博的安魂曲

編譯 李威

2020年12月，位于波多黎各的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡垮塌。這個(gè)龐然大物身上被砸出了一個(gè)洞，相應(yīng)地，整個(gè)天文學(xué)界都出現(xiàn)了這樣一個(gè)破洞。

在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間內(nèi)，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡始終是全球最大的單體望遠(yuǎn)鏡，直到500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的出現(xiàn)。阿雷西博望遠(yuǎn)鏡直徑達(dá)到305米，傾聽(tīng)著來(lái)自全宇宙的射電信號(hào)——其中既有恒星的，也有脈沖星、行星、小行星等天體的——以尋找地外智慧生命、對(duì)地球存在潛在威脅的天體以及可能解釋引力及時(shí)空之謎的線索。

阿雷西博的覆滅也讓波多黎各雪上加霜，沉重打擊了這個(gè)國(guó)家的自豪感和經(jīng)濟(jì)。在此之前，波多黎各就反復(fù)受到颶風(fēng)、地震以及大面積停電的困擾。自阿雷西博望遠(yuǎn)鏡于1963年建立、開(kāi)放以來(lái)，波多黎各一代又一代學(xué)生成群結(jié)隊(duì)穿過(guò)群山，來(lái)到這個(gè)科幻小說(shuō)中才有的場(chǎng)景：巨大的凹面天線陣列如一只巨碗，嵌在山谷之中，巨碗上方懸掛著900噸重的射電接收器。在那里，無(wú)數(shù)青年學(xué)生同科學(xué)家直接接觸，親眼見(jiàn)證他們?nèi)绾喂ぷ鳎纱嗣劝l(fā)了對(duì)科學(xué)（尤其是天文學(xué)）的好奇與向往。其中有很多學(xué)生，后來(lái)自己也成了天文學(xué)家。

2003年7月，維修工人站在阿雷西博望遠(yuǎn)鏡上方的天線陣列上。當(dāng)時(shí)，這架望遠(yuǎn)鏡還是全球最大的射電望遠(yuǎn)鏡

這樣的學(xué)生科普教育活動(dòng)還會(huì)以某種形式繼續(xù)下去。2022年10月，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的所有者美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）表示會(huì)撥出500萬(wàn)美元在望遠(yuǎn)鏡原址建立一個(gè)世界級(jí)科學(xué)教育中心，名叫“阿雷西博科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育研究中心”，下設(shè)安吉爾·拉莫斯科學(xué)與游客中心、一塊展示空間、一間實(shí)驗(yàn)室、辦公區(qū)域、宿舍、禮堂和自助餐廳。

唯一缺少的就是阿雷西博望遠(yuǎn)鏡本身。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在公布這項(xiàng)計(jì)劃并征求更多建議時(shí)，明確表示不會(huì)重建這架望遠(yuǎn)鏡，并且也不會(huì)為目前仍可以使用的科學(xué)設(shè)施（如12米射電望遠(yuǎn)鏡和激光雷達(dá)設(shè)備）提供運(yùn)營(yíng)支持。

加州大學(xué)伯克利分校天文學(xué)家丹·維爾海默（Dan Werthimer）整個(gè)科研生涯都在使用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡搜尋可能來(lái)自地外文明的射電信號(hào)。對(duì)于美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)不重建望遠(yuǎn)鏡的決定，他當(dāng)然是嘆息不已：“阿雷西博是整個(gè)宇宙中我最喜愛(ài)的望遠(yuǎn)鏡?！?/p>

“對(duì)于波多黎各人民來(lái)說(shuō)，這同樣是個(gè)悲傷的時(shí)刻，”維爾海默補(bǔ)充說(shuō)，“阿雷西博望遠(yuǎn)鏡是他們的驕傲?！?/p>

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在宣布不重建阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的決定后，失落感在整個(gè)天文學(xué)界蔓延開(kāi)來(lái)。

2020年11月，尚未徹底垮塌時(shí)的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡

2006年，幾位游客和阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的合影。于1963年落成的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡除了研究宇宙射電信號(hào)之外，也研究在地球大氣中翻滾的那些物質(zhì)。實(shí)際上，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的官方名稱就是美國(guó)國(guó)家天文學(xué)和電離層研究中心

“他們宣布計(jì)劃把整個(gè)設(shè)施都變成教育基地，并且剝離幾乎所有科研功能時(shí)，我相當(dāng)驚訝，”佛蒙特大學(xué)射電天文學(xué)家喬安娜·蘭金（Joanna Rankin）在一封電子郵件中寫(xiě)道，“事態(tài)發(fā)生如此之大的意外轉(zhuǎn)變，讓很多使用過(guò)這架望遠(yuǎn)鏡并且知曉其諸多優(yōu)點(diǎn)的科研工作者錯(cuò)愕、惋惜不已?！?/p>

主要報(bào)道科技新聞的在線雜志《注冊(cè)》（The Register）以頭條新聞的方式抱怨美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)計(jì)劃把阿雷西博望遠(yuǎn)鏡原址變成一所學(xué)校。

阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的官方名稱是美國(guó)國(guó)家天文學(xué)和電離層研究中心。顧名思義，它最初的建造目的除了充當(dāng)行星際雷達(dá)之外，還有研究在地球大氣中翻滾的各種物質(zhì)。多年以來(lái)，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡始終是人類好奇心和宇宙樂(lè)觀主義（認(rèn)為宇宙中的智慧生命絕不止我們?nèi)祟悾┑南笳鳎谥T多影視作品中都有出鏡，比如朱迪·福斯特（Jodie Foster）主演的科幻電影《超時(shí)空接觸》（Contact）和007電影《黃金眼》（Goldeneye）。

在科研層面，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡助力射電天文學(xué)家觀測(cè)到了一對(duì)釋放引力波（愛(ài)因斯坦預(yù)言的時(shí)空漣漪）的脈沖星，從而為他們贏得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。另外，它還加入了美國(guó)宇航局（NASA）的新行星防衛(wèi)計(jì)劃，追蹤那些對(duì)地球存在潛在威脅的小行星。

2022年9月，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡此前收集的數(shù)據(jù)還幫助美國(guó)宇航局的“飛鏢”任務(wù)證明，“飛鏢”航天器在擊中1 100多萬(wàn)公里外的一枚小行星時(shí)，可以令另一枚小行星的軌道發(fā)生變化。10月，由赫爾辛基大學(xué)天文學(xué)家安妮·維爾基（Anne Virkki）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡科研小組公布了他們?cè)?017—2019年間借助阿雷西博雷達(dá)系統(tǒng)分析191枚小行星得到的詳盡數(shù)據(jù)。按照他們的說(shuō)法，這是真正的“寶庫(kù)”。

這些觀測(cè)結(jié)果揭示了部分對(duì)地球存在潛在威脅的小行星的重要信息，包括它們的大小、組成等特性。

然而，隨著時(shí)間的推移，逐漸下滑的預(yù)算經(jīng)費(fèi)和糟糕的維修養(yǎng)護(hù)工作讓阿雷西博望遠(yuǎn)鏡神奇不再。

2020年11月，支撐碟形天線上方900噸重射電接收器平臺(tái)的一根纜繩斷裂，導(dǎo)致接收器懸在半空中。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)本已開(kāi)始制定計(jì)劃取下這件儀器。可惜，天不遂人意。2020年12月1日上午，剩下的纜繩也全部斷裂，整個(gè)接收器平臺(tái)墜落，直接砸壞了下方的碟形天線以及周圍的一切。

全球各地的天文學(xué)家心都碎了。不過(guò)，科學(xué)最關(guān)鍵的特征就是它的恢復(fù)力。早在最后的致命一擊發(fā)生之前，許多科學(xué)家就聚在一起商討如何重建或是替代這架心愛(ài)的望遠(yuǎn)鏡。

他們的努力最后匯集成了一篇有70多名作者署名的論文，主旨是下一代阿雷西博望遠(yuǎn)鏡（NGAT）的建造計(jì)劃，并且作為下一個(gè)十年美國(guó)天文學(xué)發(fā)展路線的一部分提交給了美國(guó)科學(xué)院。

近地雙小行星1999 KW4的圖像，由阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的雷達(dá)系統(tǒng)和位于加利福尼亞的美國(guó)宇航局70米戈德斯通天線聯(lián)合拍攝

2020年12月的一場(chǎng)颶風(fēng)導(dǎo)致阿雷西博的一座支撐塔墜落，并且砸壞了下方的碟形天線，留下了一個(gè)不可修復(fù)的洞

從地面上看望遠(yuǎn)鏡被砸出的那個(gè)30米寬的大洞

2016年，中國(guó)建成了一架比阿雷西博更大的射電望遠(yuǎn)鏡，即FAST。不過(guò)，在如今的射電天文觀測(cè)領(lǐng)域，單個(gè)龐大的碟形鏡面已經(jīng)不是主流，大家都更喜歡由諸多小得多的碟形天線組成的觀測(cè)陣列。借助干涉技術(shù)，這樣的陣列能收集和大口徑單面射電望遠(yuǎn)鏡同樣多的射電信號(hào)，但在功能和形式上要多樣一些。按照NGAT團(tuán)隊(duì)的構(gòu)想，阿雷西博的繼任者應(yīng)該由1 112個(gè)口徑為9米左右的小碟形天線構(gòu)成?？梢园堰@些小天線安裝在一個(gè)巨大的可移動(dòng)平臺(tái)上或是許多小一點(diǎn)的可移動(dòng)平臺(tái)上，這樣他們就能傾斜或轉(zhuǎn)動(dòng)，從而指向天空中的不同方向。這是原來(lái)的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵⒗孜鞑┩h(yuǎn)鏡是固定在地面上的，能觀測(cè)的天區(qū)就相對(duì)有限。

如果NGAT項(xiàng)目能夠順利通過(guò)并實(shí)現(xiàn)，有很多值得它研究的目標(biāo)——實(shí)際上，天文學(xué)家早就想好了——其中包括：圍繞著銀河系中心超大質(zhì)量黑洞運(yùn)動(dòng)的脈沖星；早期宇宙的分子；空間碎片和空間天氣；暗物質(zhì)和暗能量。

“NGAT的高超性能將會(huì)極大程度提升它的應(yīng)用范圍，從而讓它成為未來(lái)幾十年里研究最前沿科學(xué)的絕佳利器?！庇砂⒗孜鞑┩h(yuǎn)鏡高級(jí)科學(xué)家阿尼什·羅希（Anish Roshi）領(lǐng)導(dǎo)的作者團(tuán)隊(duì)在計(jì)劃中這樣寫(xiě)道。

不過(guò)，射電天文學(xué)家也都承認(rèn)，要想讓NGAT充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，那么最好的選址一定不是波多黎各多雨、潮濕的山區(qū)，更可能是干燥的高海拔沙漠。只不過(guò)，這樣一來(lái)，科學(xué)界對(duì)波多黎各的道德愧疚感就更強(qiáng)了。

另外，NGAT項(xiàng)目的科學(xué)家開(kāi)出了4.54億美元的預(yù)算，這對(duì)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)也是一筆不小的負(fù)擔(dān)。畢竟，后者現(xiàn)在還要處理引力波探測(cè)器、一對(duì)地基光學(xué)大望遠(yuǎn)鏡等其他野心勃勃的項(xiàng)目（按照科學(xué)界的說(shuō)法，這些都是讓美國(guó)科研工作者跟上世界腳步的必需）需要的數(shù)十億美元的撥款計(jì)劃。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的一名官員在接受美聯(lián)社采訪時(shí)表示，政府已經(jīng)擁有其他設(shè)備能夠覆蓋原阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的部分職能了。

NGAT項(xiàng)目的帶頭人羅希博士在一封電子郵件中寫(xiě)道，天文學(xué)家都很喜歡在阿雷西博望遠(yuǎn)鏡原址上興建STEM教育中心的想法，但他們同時(shí)也質(zhì)疑在沒(méi)有配套研究設(shè)施的前提下造這樣一個(gè)教育中心是否真的有意義。

羅希博士表示，如果學(xué)生有機(jī)會(huì)參與真正的科學(xué)研究，那他們一定會(huì)收獲更多，但在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)現(xiàn)在的規(guī)劃中，這部分內(nèi)容完全缺失。

他還補(bǔ)充說(shuō)，是否有希望在阿雷西博原址上重建望遠(yuǎn)鏡或是在環(huán)境條件更合適的其他地方重啟研究項(xiàng)目，取決于誰(shuí)拿到這份負(fù)責(zé)教育中心的合同。

“在我看來(lái)，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目成員以及更廣大的科學(xué)界同仁應(yīng)該抓住這次機(jī)會(huì)，繼續(xù)倡導(dǎo)以某種形式重建這架望遠(yuǎn)鏡，而不是支持徹底棄用望遠(yuǎn)鏡并停止一切目前仍在原址上進(jìn)行的科研活動(dòng)?！绷_希博士說(shuō)道。

然而，屬于阿雷西博的時(shí)代終究還是要畫(huà)上句號(hào)。就在天文學(xué)家弗蘭克·德雷克（Frank Drake）——1974年，為了尋找地外文明并嘗試與其聯(lián)系，德雷克用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡向全宇宙發(fā)送了一條具有歷史意義的信息——逝世僅僅一個(gè)月后，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)就公布了不重建這架望遠(yuǎn)鏡的決定。

天文學(xué)家的宇宙樂(lè)觀主義需要金錢(qián)和纜繩的支撐。另外，無(wú)論是火星探測(cè)器，還是空間望遠(yuǎn)鏡，任何優(yōu)秀的科學(xué)構(gòu)想都無(wú)法在缺少維護(hù)的前提下存活。

資料來(lái)源 The New York Times