“美国天眼”塌了 “中国天眼”接棒探寻宇宙
?澳大利亚平方公里阵列射电望远镜
随着昔日“射电之王”美国阿雷西博射电望远镜的轰然坍塌，全世界只剩下一只射向宇宙的“大眼睛”——“中国天眼”500米口径球面射电望远镜（FAST），未来我们将能倾听来自宇宙更深处的声音，观测宇宙更隐蔽的奥秘。
“美国天眼”灾难接踵至
2020年12月1日，“美国天眼”、被美国媒体称为人类20世纪十大科技工程之首的阿雷西博射电望远镜（AreciboRadioTelescope）塌了。
对阿雷西博射电望远镜而言，2020年是灾难性的。2020年8月，一条辅助钢缆断裂，把望远镜的边缘面板撕开了一个约30米的洞，并且损坏了上方的圆顶。自此，它停止了正常运作。随后，阿雷西博天文台着手维修。维修的第一阶段就需要1000多万美元（约合人民币6526万元）的经费支持。不止如此，事故调查中还发现，望远镜近半数支撑钢缆都有滑脱的迹象。11月6日，就在工程师们研究如何修复这次损坏，并评估整体结构的完整性时，阿雷西博的一条主钢缆断裂了，对望远镜底部反射面的中央部分造成了更严重的破坏，剩下的11根主钢缆也变得岌岌可危。有专家认为，8月辅助钢缆的故障使得主钢缆承受了更大的载荷，最终断裂。根据《科学美国人》报道，两根支撑结构的钢缆断裂后，工程师一直没有找到一种安全的维修方法。11月19日，考虑到科研人员的安全等问题，管理方决定关闭阿雷西博射电望远镜，并计划拆除。然而，还未拆除，12月1日上午8时，望远镜的3个支撑塔和支撑钢缆全部断裂。这次距离底部反射面约137米、重约900吨的仪器平台坠落，阿雷西博射电望远镜自行坍塌了。
科学家们认为，虽然阿雷西博射电望远镜已经有50多年的历史，但仍然具有非常重要的地位，失去它是对科学界的重大打击。
射电望远镜不断“进化”
不同于我们常见的光学望远镜，射电望远镜不用玻璃镜片，它使用巨大的天线捕捉看不见、摸不着的无线电波。
1931年，美国新泽西州的贝尔实验室意外发现有一种每隔23小时56分04秒就出现最大值的无线电干扰。经过一年多的测量和分析，贝尔实验室的科学家央斯基在1932年发表的文章中断言：这是来自银河中心方向的射电辐射。它具有诸多优点：能在各种不同的温度、密度和磁场等极端物流条件下产生；它的传播很少受星际气体和尘埃的阻碍等。
射电望远镜，正是通过分析所能接收到的射电辐射信息，全面揭示各类天体的位置、图像、运动及其随时变化的状况。
从央斯基使用的长30.5米、高3.66米的旋转天线阵，到现在中国上海佘山65米口径射电望远镜（也称“天马望远镜”）、抛物面天线直径达76米的英国曼洛弗尔射电望远镜、口径达到100米的德国埃费尔斯贝格射电望远镜、抛物面天线直径最长达110米的美国绿岸射电望远镜，都为人类认识宇宙做出了巨大贡献。
此后，随着射电技术的发展和提高，射电干涉仪，甚长基线干涉仪、综合孔径等新型的射电干涉技术愈发成熟。
比如：位于美国新墨西哥州沙漠中的甚大阵射电望远镜（VLA），由27面口径为25米的射电天线组成，是世界上最大的综合孔径射电望远镜，能够观测到160公里以外、一个发射无线电信号的高尔夫球大小的物体；位于澳大利亚默奇森地区的平方公里阵列射电望远镜(ASKAP)，由36架直径为12米的碟形天线组成，这一区域没有其他无线电信号干扰，可以清楚地接收到来自宇宙的信号，它们是新一代射电望远镜的代表，在灵敏度、分辨率和观测波段上都大大超过了以往的望远镜。
阿雷西博独领风骚50年
美国阿雷西博射电望远镜，是新一代射电望远镜中的佼佼者，它的历史可以追溯到20世纪50年代后期。彼时，美苏的冷战正进行得如火如荼，阿雷西博最初的构想是发展弹道导弹防御系统，建造雷达。任务被交给康奈尔大学电子工程教授威廉·戈登，最终他选择了波多黎各中部一个石灰岩构成的喀斯特地形区。1960年，阿雷西博射电望远镜开建，3年后建成，开始运营。在此后的半个多世纪里，它一直是世界上最大的单孔径望远镜。它的主反射面由38778块铝面板组成，1980年以后又进行了一次改建，把天线直径扩大至366米。一个三角形平台和可移动馈源臂悬挂在主反射面上空，平台下方悬挂着离主反射面50.8米的一个圆
屋，在其中放置了两个反射面，分别是第二和第三反射面，整体装置重约900吨，由三座铁塔支撑着。一般情况下，射到主反射面的天体射电波被反射到第二个反射面，然后再反射到第三反射面，最后到达接收机屋内的焦点上。
阿雷西博射电望远镜巨大的天线具有非常高的方向性，使无线电波聚集成非常小的辐射束发射出去，发射功率大大提高。无线电波碰上固体状物体后会被反射回来，但是回波的能量很小，这就需要灵敏度非常高的阿雷西博来接收，并获得被探测物的表面图像。
基于这些特点，阿雷西博射电望远镜成了当时世界上最强大的雷达，其接收面积比当时世界上其他望远镜的天线要大约10倍，灵敏度提高约1个数量级，可以为人类遥望广袤又神秘的宇宙提供一件强大的工具。
探索宇宙未知成绩斐然
作为人类20世纪十大科技工程之首，它成就斐然——1962年，阿雷西博重新测量出水星的自转周期为59天，而非此前认为的88天。1974年，美国科学家泰勒和他的学生赫尔斯发现了第一个射电脉冲双星系统。泰勒利用阿雷西博射电望远镜进行了上千次观测，获得这颗脉冲星20年的轨道周期值，证明观测结果与广义相对论计算结果相符合，证实了引力波的存在。1993年，两人据此相关研究，一起获得诺贝尔物理学奖。1981年，阿雷西博与格林班克组成雷达干涉仪，获得金星局部地区高分辨率的地形图，这是第一幅金星表面的雷达图。1991年，天文学家沃斯赞和弗雷尔用阿雷西博发现毫秒脉冲星PSR1257+12的行星系统。这是天文学家首次发现太阳系外的行星系统，是一次重大的突破。阿雷西博还曾以几百米的精确度为阿波罗登月船和海盗号确定在月球上最好的登陆地点，还发现一些可能威胁地球的近地小行星，并对它们进行监测。
此外，阿雷西博射电望远镜还是著名的旅游景点，为波多黎各政府带来了不少收入。它的壮观外形，也曾出现在大银幕上，007系列电影《黄金眼》、《超时空接触》等电影都在此取过景。
天灾“人祸”终结“天眼”
不过，阿雷西博最引人注目的任务是搜索地外文明。
早在1960年，人类就开始了第一次有计划地搜索地外文明。人类利用阿雷西博对100光年以内的800多颗类太阳恒星进行监测，可惜一无所获。收不到，就主动出击。1974年，阿雷西博向武仙座M31球状星团发电报。电报内容包含太阳系，氢、碳、氮、氧、磷五种重要元素，人类生命和人体形态等信息。电报使用二进制的系列脉冲书写，以每秒10个字的速度发出，以光速传播，到达目的地要2400年。假设地外文明收到后立即回电，我们也要在4800年以后才能收到。
然而，它收到的财政支持却是一年少过一年。2001至2006年，NASA对阿雷西博的财政支持逐渐减少，最终取消。2006年，NSF的报告指出应将望远镜的经费大幅减少，甚至在2015年表示将寻求望远镜的退役。
财政支持在减少，意外的损坏却在增加。2010年的几场飓风就曾引发工程师对阿雷西博射电望远镜稳定性的担忧。到了2017年，玛莉亚飓风直接导致望远镜430兆赫线路馈送断裂并掉到主镜盘上，损坏了接收盘上的约30块铝板……2020年12月1日，一场坍塌彻底终结了阿雷西博射电望远镜的运行。
展示中国高科技领域创新
2016年9月25日，我国的FAST建成运营，取代阿雷西博射电望远镜成为世界上最大的单口径射电望远镜，被誉为“中国天眼”。
国家天文台研究员张承民表示：“‘天眼之父’南仁东和许多成员曾多次去阿雷西博学习观摩。从结构上，‘天眼’有不少它的影子，但‘天眼’汲取经验并进行了创新改进。阿雷西博望远镜是20世纪产品，代表第三次工业革命的科技能力。‘中国天眼’是21世纪产品，代表第四次工业革命的科技能力，展示了中国高科技领域的创新。”
FAST也确实不负众望。
2017年10月10日，国家天文台收到了由FAST捕获的首批脉冲星信号，人类首次聆听到了分别来自1.6万光年和4100万光年外的脉冲星信号。这两个声音，让我国实现了一个零的突破，也使我国在射电天文学领域领先世界平均水平30年。2020年1月11日，FAST通过国家验收，投入正式运行。截至2020年11月，它发现的脉冲星数量超过240颗。借助“中国天眼”超高的灵敏度，国家天文台已经将脉冲星的计时精度提升至世界原有水平的50倍左右，这将有可能使人类首次具备极低频的纳赫兹引力波的探测能力。借助“中国天眼”，我国科研团队迅速成为国际快速射电暴领域的核心研究力量。
“中国天眼”接棒探寻宇宙
除了研究脉冲星，FAST未来还可以研究中性氢（与“宇宙大爆炸”有关）、黑洞吞噬小天体、星体演化和搜寻地外文明等。FAST收集的数据将有助于更好地帮助全球科学家了解宇宙的起源，寻找外星生命。因发现引力波而获得2017年诺贝尔物理学奖的巴里·巴里什教授表示，目前全球有三个非常不同的项目在观测着宇宙深空，第一个项目就是“中国天眼”项目。同时，FAST还与天马望远镜成功实现联合观测，在国际甚长基线干涉测量中发挥重要作用。
来自美国亚利桑那州立大学的中国科学政策专家丹尼斯·西蒙表示：“中国科学创新的进步一直很快，知识的自由获取赋予了科学和工程界探索新想法的可能性，并激励科研人员在研究环境中承担更大的风险。曾经盛行的规避风险的文化已被一种更具企业家精神的文化所取代。”
目前，阿雷西博射电望远镜虽然坍塌了，但它以往的成就，依旧启迪着人类探索宇宙。如今，中国FAST也启动了地外文明的搜索，未来我们将能倾听来自宇宙更深处的声音，观测宇宙更隐蔽的奥秘。本版文字综合新华社、中新、中广报道
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