笔记本

呼唤异星文明的电波停下了 阿雷西博的前世今生

莱布尼兹 原创 2020-12-10 01:17:14
笔记本_趣闻杂谈
1时代的眼泪回顶部

  北纬18°20′48″ ,西经66°45′10″的坐标点附近,大西洋北部海岸波多黎各的阿雷西博自治市,茂密的山间丛林之中,曾经座落着拥有辉煌历史的阿雷西博望远镜。这座望远镜不仅曾是阿雷西博市著名的旅游景点,也同时是诸如SETI、METI这样科学项目的执行地(就是那个著名的、用来搜索地外文明的项目),更是许多影视游戏作品当中的常客。

  经历了无数大风大浪二的它,最终还是在一个星期前,像一个饱经风霜的钢铁巨人一样,轰然倒下了,溅起的金属碎片和零部件散布各地,而塔尖820吨重的无线电接收机平台也给下方304.8米处的巨型反射圆盘留下了永远的伤疤。

阿雷西博

失去阿雷西博望远镜不仅仅是科学界的损失,对于科学科幻爱好者,以及当地旅游业而言,这都是一次不小的打击。正在通过阿雷西博望远镜进行的深空监测工作和项目不得不因此中止,曾经用来追踪危险小行星的它也不再能履行责任,而对于诸多爱好者们而言,那个承载了他们众多回忆的“旧日回响”也已不再——而且这对于当地旅游业也同样是一次不小的打击,许多家庭曾经都是阿雷西博天文台的热心拜访者,而自此之后,人们再去拜访,就只能感慨那些旧日的传说了。

  当地时间上午7时55分,我们永远失去了这个闻名世界的天文台。

    时代的眼泪

  自从人类站立在大地上以来,我们就一直在观察星空,研究群星之间运作的规律,闪耀的恒星让人感到好奇,而遥远行星地表发生的一切也同样充满了神秘的气息。

  星际间震荡的无线电波、拖拽着长长彗尾在星空里流浪的慧星,太阳表层不断翻滚的等离子体,这些一直以来都是人们关注研究的对象。

阿雷西博

  宇宙并不是一片死寂,穿越银河系的无线电波,透过大气,一直都在你我身边不断地回荡。

  但在人类社会里,现代生活中各种电子设备、卫星电视和电台所散播的电波和无线电信号,却早已犹如噪音一般盖过了遥远恒星所散播出来的微弱信号。

  如若你能在地球上建造一个最大的天线来捕捉它们,在那安静而偏远的角落,你就能聆听到宇宙的声响。巨大的天线随着地球自转扫过天空,探向那遥不可及的深空——这就是阿雷西博望远镜最初的梦想。

  直到最近,它仍然是世界上灵敏度一流的射电望远镜之一。

阿雷西博

  自建造以来,在过去的57年里,阿雷西博望远镜的性能和表现都远远超过了当初人们对它的预期。阿雷西博独特强大的雷达不仅绘制了行星地图,帮助引导了旅行者探测器触及太阳系边缘,在探测我们星球上层大气,寻找外星智慧,深入了解脉冲星的过程中,它也像星空之中的灯塔一样有节奏地传递着无线电信号,探索着星际间遥不可及的黑暗区域。

  阿雷西博望远镜是在电气工程系的威廉·戈登教授在二十世纪六十年代倡议建造的。它最初的设计目的旨在用于地球电离层的相关研究,但实际上,它对当时相对崭新的无线电和雷达天文学领域而言,也都是非常重要的仪器。

阿雷西博

  1963年11月1日,阿雷西博望远镜正式开放,这一天也因而被铭刻在了历史里。

  数十年来,阿雷西博望远镜一直是世界上最大的射电望远镜(直到几年前被我国五百米孔径的球面望远镜超越)。

阿雷西博

  它最引人注目的的就是它那巨大的体积了,望远镜的反射盘是一个直径为1000英尺(305米)、深度为161英尺(51米)、曲率半径为869英尺(265米),并且建立在一个喀斯特天坑内的半球形结构体。

  它的表面由38778块穿孔铝板制成,每块铝板约为3乘7英尺(1x2米),还有钢缆网支撑——约为16000平方米的球面,相当于5个足球场的大小。

  透过圆盘,你还会发现人造物遮蔽下还有着另一种不同的生态,郁郁葱葱暗藏的耐阴植被,在这里早已扎根,人造物与自然,在这里竟然没有丝毫的对立与割裂。

  平台上有一条长93米(305英尺)的旋转弓形轨道,称为方位臂,承载着接收天线以及二级和三级反射器,使得望远镜可以在当地天顶40度的能见度范围内(在-1至38度的偏角之间)观察天空的任何区域。

  在漫长的服役时光里,阿雷西博望远镜经历了两次升级,首次升级的38778块穿孔铝板使得望远镜可以在更高的频率下工作,而420千瓦的高功率发射机,则被用于行星雷达研究。

  ·第二次升级是在1992-1997年之间完成的,这次升级用格里高利反射器系统取代了原先的设计,让望远镜得以在反射盘38788个铝板所允许的全部频率范围内运行,同时,新晋安装的1兆瓦发射机,也使得行星研究的效率大幅升级。

  两次升级过后,阿雷西博望远镜不仅能拍摄到金星表面约半英里(1公里)的清晰图像,借助阿雷西博望远镜,科学家甚至可以在月球附近探测到高尔夫球大小的物体。

阿雷西博

  搜寻地外文明、探索无尽的星空,追踪威胁地球的杀手级小行星......对于科学家来说,它曾是地球上最强大的雷达,能够远距离测绘小行星和行星,并揭开电离层的秘密,而最近,它也一直在关注这银河系附近脉冲星的滴答声,寻找引力波干扰的痕迹。

  而且,除了射电望远镜、激光雷达设施外,它还是远近闻名的旅游圣地,许多家庭都会来这里参观,带着孩子来这里享受科学发现带来的启蒙——这不仅仅是因为科学氛围造成的影响,在许多科幻文学和影视中,在以近未来为主题的游戏中,阿雷西博望远镜也都是那闪亮的配角。

  许多人会说,正是缘于阿雷西博天文台所做工作的启发,他们才会选择从事科学技术事业。

2陨落星辰回顶部

    深远的影响

  多年来,阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)一直在揭示地球电离层,太阳系及其以外世界的新细,它为射电天文学以及行星和太阳系研究(包括引力波)的重要发现都提供了有力的支持,还承担着时刻提防杀手级小行星,以及探索地外文明的责任。

  1964年4月7日,戈登·皮滕吉尔(Gordon Pettengill)的研究小组在它开始运作后不久,就用它确定了水星的自转周期,改变了人们一直以来“水星自转周期是88天”的错误认知——事实上,它的自转周期是58.646天。

  1968年,洛夫莱克斯(Lovelace)等人借助它发现了蟹状脉冲星的周期性,这为中子星的存在提供了第一个可靠的证据。

  1974年,霍斯和泰勒(Hulse and Taylor)借助阿雷西博望远镜发现了第一个轨道周期仅为7.75小时的脉冲双星系统,并通过精确地测量射电脉冲双星轨道周期的变化,间接证明了引力波的存在,验证爱因斯坦的广义相对论,还因此获得了1993年的诺贝尔物理学奖。

  1982年,美国天文物理学家唐纳德·贝克和他的合作者利用阿雷西博射电望远镜发现了PSR B1937+21,它是人类历史上发现的第一颗每秒旋转642次的毫秒脉冲星,这个记录直到2005年才被打破。

  绘制金星表面的第一个雷达图,并在1992年辅助发现了第一个系外行星——尽管阿雷西博望远镜执行了很多天文学工作,但它广为人知的还是搜寻外星智能的SETI以及METI相关项目,以及在文创作品当中的出镜。

  其中“阿雷西博信息”更是与旅行者一号所携带的金盘一样“传递着人类友好的信号”(并因而在民间广为人知)。“由卡尔·萨根等人参与、德雷克方程的创造者弗兰克·德雷克设计的阿雷西博信息”,可以说是一条彻头彻尾的“星际无线电信息”,并承载着关于人类和地球的基本信息,当正确转换为图形、字符时,消息中包含的1679位数据就会形成如下的像素图案。

阿雷西博

从上到下依次为:用二进制表示的1-10十个数字、DNA所包含的化学元素序号、核苷酸的化学式、DNA的双螺旋形状、人的外形、太阳系的组成、望远镜的口径和波长

  1974年11月16日,在波多黎各举行的阿雷西博射电望远镜改造仪式上,该信息乘着通过频率调制的无线电脉冲被一次性地发射到了深远的太空之中,最终,经历过25000地球年的时光后,它将抵达距离我们约25000光年的M13球状星团。

  即使时光流逝,文明不再,这也是人类存在过最好的证明之一。

  正是由于这些前卫的科学项目、自信满满的“地球文明宣言”,以及望远镜那独特而未来派十足的设计,使得阿雷西博望远镜同时也在电影、游戏和电视作品中多次亮相,不论是1995年的经典动作电影《007:黄金眼》,还是1997年改编自卡尔·萨根同名小说的科幻电影《超时空接触》(电影里梗和细节还是挺多的,名叫肯特·克拉克的SETI项目组成员、关注社会与技术发展的社会人文作家、还有那种向来不认为宇宙探索有价值的人的态度......),抑或是1995年恐怖惊艳的电影《异种》,它都是直接与剧情相关的取景地。

  而SETI项目更是多次出现在各类与“外星智慧”相关的电影当中——我依稀记得小时候第一次看到《独立日》时带来的那种震撼。

  阿雷西博望远镜早已成为流行文化词典里的一部分了。

  但即使这样,在现实面前,相关的管理组织和部门还是选择在这个“行星雷达”上缩减开支——尽管有学者向NSF和国会请愿以继续支持该望远镜,自2001年至2006年之间,NASA还是减少了对阿雷西博望远镜的财政支持,而基金会则更倾向于把资金用在更新的仪器,直接取消对它的支持。

阿雷西博

  此外,天文学科学部2006年11月的报告也建议,将阿雷西博天文台的天文经费从2007年的1050万美元大幅缩减到2011年的400万美元——而且关闭天文台的建议更是同时得到了一部分人的支持。

  梦想与“星辰大海”从来都抵不过现实的打击。

    陨落星辰

  屋漏偏逢连夜雨,阿雷西博望远镜不仅在千禧年过后经历了不止一次的财政打击,环境灾害对它的伤害也是“怕啥来啥”。

  其中最主要的几次事件都发生在最近几年。早在2014年1月,一场6.4级的地震就对它的一根主要电缆造成了一定的损坏,虽然事后工程师对此进行了维修,但命运已然在此时埋下了伏笔。

  此后,杀死了数百人的第4类风暴“玛丽亚飓风”又对它造成了进一步的破坏——2017年9月21日的“玛丽亚飓风”不仅在当地造成了持续数月的广泛停电,恐怖的强风还导致阿雷西博望远镜的反射盘的损坏——其中一条线缆在大风中断裂,并重重地砸在了下方的反射盘上。

  本就难以为继的财政支持在这场飓风中基本没能提供太多的帮助,阿雷西博的未来笼上了一层阴云。

  “阿雷西博望远镜会不会遭到退役”的猜想开始在大众间传播。

  2020年8月10日,地震再次导致了望远镜辅助钢缆的断裂,并且在望远镜反射盘上砸出了30米(98英尺)长的豁口——断裂发生在凌晨2:45左右,当三英寸的电缆掉落时,包括格里高利圆顶中六到八个面板,以及用于进入圆顶的平台都没能得到幸免。

阿雷西博

  进行伤害评估的工程师几乎立马就下达了更换电缆的命令,在调查过程中,他们也注意到了十二根主悬挂电缆——由160根钢丝组成的它们,有足足9厘米厚。

  所以他们以为它是足以承担起额外的负荷的。

  遗憾的是,他们错了。

  缺乏维护的线缆早已老化。11月7日,在安装新电缆之前,第4座塔两根主电缆中的其中一根又断??了,曾经紧绷的线缆突然断开,带着巨大的力道猛地抽在了反射盘身上,在碟子的中央部分撕开了巨大的伤口。

  受托于Nature的要求,加利福尼亚州旧金山的一家地球观测公司Planet制作了高分辨率的卫星图像,显示了第二根电缆造成的破坏程度:下方植被青翠的绿色通过豁口依稀可见,而反射盘本身也不再完整。

阿雷西博

  在陆军工程兵团的支持下,一直在监视电缆状况的UCF工程师评估了剩余的电缆,并观察到支撑塔的其余电缆还在以每天一到两根的速度断裂,任何维修的尝试都将有可能威胁到维修工人的性命,因而,11月19日NSF宣布了阿雷西博望远镜退役的决定。

  这一决定在天文界一石激起千层浪。带有#WhatAreciboMeansToMe(阿雷西博望远镜对于我的意义)主题标签的社交媒体活动几乎立即就兴起了,天文学家,工程师和其他科学家分享了大量有关天文台的轶事。

  波多黎各的居民也同时呼吁基金会修理望远镜而不是拆除它。

  在倒塌之前,将近60000人签署了一份请愿书,敦促联邦机构寻找稳定该结构的方法。

  在设置安全禁区后,阿雷西博望远镜本应是在几周内安全退役的。

  但它没能撑到那一天。

  正当民众情感与官方决定处于胶着状态的时候,当地时间2020年12月1日上午7点55分,四号塔的第二根主电缆终于还是支撑不住了。接收器平台820吨的重量在一瞬间就扯断了几乎所有连接在它身上的固定线缆,无数的碎片迸发开来,散布在整个坑洞的上空,还同时扯断了支撑平台的四号塔塔尖。

阿雷西博

  顺势滑落的接收器平台同时在反射盘表面撕开了一道巨大的伤疤,无数的电缆抽打在反射盘的表面上,释放了支撑平台的拉力后,其他两座塔的顶端也由于斜拉索力量的突然变化而被剪断。

  阿雷西博望远镜就这样没了。

    尾声:一个时代结束了

   对于许多天文爱好者而言,阿雷西博望远镜不仅仅是天文学领域里创造了无数奇迹与传奇的存在,更是多年科学氛围与科幻文娱标志性的地标建筑。失去它,对于科学界而言诚然是一次悲恸的损失,众多独一无二的科研项目不得不寻求其他的出路,暗含在悲剧之后现实的成分则更令人沮丧,而对于众多科幻爱好者来说,这也同样是一副“旧日不再”的光景,曾经《超时空接触》里天文学家和社会人文作家在阿雷西博望远镜下浪漫恋爱的桥段成为了过往,它在现实里成就的一切也成了往日的风光。

   属于阿雷西博的那个人人期待大发现的时代,也会一起消失吗?

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