近日,位於美屬波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡發生坍塌。此前,負責管理該望遠鏡的美國國傢科學基金會宣佈,阿雷西博望遠鏡將退役,並以可控方式拆除。但拆除計劃尚未實施,就發生瞭坍塌事故。阿雷西博望遠鏡是什麼?它為什麼會坍塌?它的坍塌又會帶來怎樣的影響呢?接下來讓我們一起瞭解一下。

一、什麼是射電望遠鏡

射電望遠鏡的外表與光學望遠鏡大不相同,它的主體包括接收天線和射電信號接收、處理系統,是用來觀測和研究來自天體的無線電波的設備,實際上與電視、通信設備相似,是一種無線電接收裝置。天體輻射的不隻是可見光,許多天體還會發射較強的無線電波,或是以輻射無線電波為主,它們也被稱為射電天體。光學望遠鏡不能接收天體的無線電輻射,因此想要觀測這些射電天體,就需要用到射電望遠鏡。

二、阿雷西博射電望遠鏡

阿雷西博射電望遠鏡依托波多黎各的喀斯特地貌而建,它於1963年建成,最初的口徑為305米,後擴建至350米。在500米口徑的中國“天眼”2016年9月建成前,阿雷西博望遠鏡一直是世界上最大的單口徑射電望遠鏡。它是為瞭研究電離層而建立的,但數十年來科學傢們一直在使用它來研究遙遠的射電天體及系外行星,發現潛在的危險小行星,並尋找可能存在的地外生命。

三、阿雷西博望遠鏡的歷史

阿雷西博望遠鏡1963年建成之後經歷過兩次升級改造,第一次在20世紀70年代早期,第二次在1992年~1997年。近年來,阿雷西博望遠鏡開始出現各種異常狀況。2020年8月和11月,望遠鏡的輔助鋼纜和主鋼纜先後斷裂並傷及反射鏡面。11月19日,美國國傢科學基金會進行評估後,宣佈阿雷西博望遠鏡即將退役。12月1日,接收平臺突然坍塌,嚴重砸毀下方球形反射面。

過去的57年裡,阿雷西博望遠鏡見證瞭眾多的“人類第一次發現”: 1964年4月7日,測量出水星自轉周期為58.8天;1974年,赫爾斯(Hulse)和泰勒(Taylor)發現第一個脈沖星中子星雙星系統,隨後的持續觀測促成瞭引力波的間接驗證;1974年,向球狀星團(M13)發送“阿雷西博信息”;1982年,發現第一顆毫秒脈沖星;1989年8月,首次用雷達對小行星4769進行瞭三維成像觀測,這也是天文學傢首次用雷達對小行星進行成像;1992年,發現脈沖星-行星系統,這是人類首次發現系外行星;2016年,發現瞭第一個重復的快速射電暴。直到今年8月6日的最後一次使用,它一直在為科學做出貢獻。

四、坍塌的原因與影響

阿雷西博望遠鏡自建成以來遭受瞭數次颶風、地震沖擊,加上近年來日常檢修和維護費用常常無法及時到位,它開始出現各種異常狀況。2017年波多黎各遭受瞭颶風“瑪麗亞”的重創,造成阿雷西博望遠鏡鋼纜第一次斷裂,此後鋼纜多次出現斷裂。在8月6日最後一次使用之後數日,鎖扣輔助鋼纜的一個接頭又發生故障。11月6日,另一根鋼纜斷裂。12月1日,阿雷西博望遠鏡因結構失控發生坍塌,三座吊塔上的殘餘鋼纜無法支撐重約900噸的儀器平臺,整個平臺墜落在直徑為305米的反射面板上。

阿雷西博望遠鏡曾幫助天文學傢取得瞭眾多驚人的科學成就,它的坍塌對科學界來說是一個巨大損失。它還是地球上少有的幾個行星雷達之一,可以讓科學傢更好地觀察附近的天體,失去阿雷西博對行星防禦(識別和緩解小行星撞擊地球之威脅)的影響很大。除此之外,阿雷西博望遠鏡在過去幾十年一直都是人類科學探索精神的象征,它不僅是波多黎各的熱門旅遊景點,還曾是幾十部電影的取景地。阿雷西博望遠鏡的坍塌將使周邊的酒店、餐飲等行業面臨經濟損失。

參考資料:

[1] 阿雷西博射電望遠鏡垮塌受關註.人民日報.2020.12.11

[2] 黃忻然.中國觀天巨眼[J].大科技(科學之謎),2016(11):6-11.

[3] 孫錦龍,李德范編著.大學天文學[M].開封:河南大學出版社.2005:6-7頁

[4] 崔振華主編.天文博物館 圖集[M].開封:河南教育出版社.1995:209-310頁

[5] 薑椿芳,梅益總編輯.中國大百科全書 天文學[M].北京:中國大百科全書出版社.1992:90頁

[6] 南仁東主編.觀天巨眼[M].杭州:浙江教育出版社.2018:141頁

[7] “老探索員退役” 美國阿雷西博射電望遠鏡發生坍塌.央視新聞客戶端.2020.12.02

[8] 阿雷西博射電望遠鏡垮塌受關註.人民日報.2020.12.11

[9] 再見,阿雷西博!百秒緬懷昔日“射電王座”.光明網.2020.12.03

[10] 結構失控!美國阿雷西博望遠鏡發生坍塌 現場畫面公佈.央視新聞客戶端.2020.12.04

[11] 失去阿雷西博望遠鏡,人類將更容易受到太空巖石的傷害.新浪科技.2020.12.03

[12] 68秒丨現場畫面曝光!地球“兩大眼睛”之一美國阿雷西博望遠鏡坍塌.閃電新聞客戶端.2020.12.05