当初的世界“天眼”射电望远镜,为什么如今却像个废弃垃圾场?

如题所述

相信很多朋友是被这个标题带进来的,天眼怎么会变成垃圾场?但今天我们要说的不是贵州大水凼的FAST天眼望远镜,而是曾经世界第一口径的天眼望远镜,它有过无限辉煌的过去:向外星人发射无线电信号,证明了引力波存在,发现水星上有水,测量行星准确距离等等!

垃圾场一样的阿雷西博射电望远镜

但现在却可能要被取缔拆除,尽管它现在还在工作,但为它奋斗的科学家和工程师却看不到未来,整天需要担心下一笔资金什么时候会到位,它的写照,也许预示着某个国家的衰落!

德雷克和他的阿雷西博信息

自1963年,波多黎各的阿雷西博射电望远镜建成以来,到2016年7月中国贵州的FAST射电望远镜竣工为止,在53年的时间里,这个口径达300米的大锅一直是世界上最大的单孔射电望远镜。当然我们不说这些没有营养的,在它的历史上发生过几次惊心动魄的大事!

第一次是阿雷西博信息

说起这个事情有一个人是绝对绕不开的,那就是美国天文学家法兰克·德雷克,他在担任阿雷西博射电望远镜扩建之前,已经在1960年实施了奥兹玛计划,目的是利用射电望远镜来接收可能的外星文明无线电信号,尽管一无所获,但他认为时间不够,搜索的天区也没有全部覆盖,所以一直想找机会将规模扩大!

所以在阿雷西博射电望远镜扩建完成后,德雷克就迫不及待的将一个蓄谋已久的信号,加载在阿雷西博射电望远镜上向武仙座M13发射了出去!因为阿雷西博不仅是一台接收设备,同时它在数个波段上有着MW和TW级别的发射功率,极其强大!

这个信号包括了人类文明的等级、地球的位置以及DNA螺旋等详细信息,直接引爆了科学家们的讨论,有科学家直接指出这会断送了地球文明的未来,不过也没人理会,因为它发射的方向是M13,距离地区2.5万光年,信号来回需要5万年!也就是说,即使那里的外星人接收到信号又马不停蹄的光速赶到也需要2.5万年

第二次是1974年证明了引力波的存在

很多人可能会非常好奇,引力波不是2015年9月14日才被LIGO发现么?为什么1974年就被证明了?其实是这样的:1974年普林斯顿大学物理学家拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒在在天鹰座天区发现了一颗脉冲星!

但这颗脉冲星非常奇特,这颗脉冲星一秒钟自转17次,即脉冲周期约为59毫秒,但它的脉冲信号有时快于预期理论时间到达,有时候又比预期理论时间慢。这种变化平滑并且重复,周期为7.75小时,因此两个物理学家都认为有一颗伴星在干扰这个信号,分析后发现这颗脉冲星有一颗大约为1.4个太阳质量,最远距离为4.8个太阳半径的中子星互为伴星!

PSR B1913+16公转周期的缩短。[4]红点为实际观察到的值,和广义相对论所预测的缩短值抛物线相符合

它的存在使得信号周期性出现变化,而赫尔斯和泰勒对这个脉冲双星系统的深入研究发现,其公转周期存在变小的趋势,这种轨道衰减可以用爱因斯坦的广义相对论中的引力波来解释,它们的半轴每年缩短3.5米,大约在3亿年后合并。

得益于这项伟大的发现,两位科学家获得了1993年的诺贝尔物理学奖!

当然这还没完,1991年,天文学家沃斯赞和弗雷尔用这个望远镜发现毫秒脉冲星PSR125712的行星系统,又一次轰动科学界。这是天文学家首次发现的太阳系外的行星系统!

第三次测量行星距离和发现水星有水

其实这两项并不值得惊讶,因为阿雷西博射电望远镜有着无与伦比的发射功率和接收精度,所以拿它来测量精确行星距离简直就是小题大做,还有经典的案例是1991年阿雷西博望远镜在水星两极监测的回波中发现水冰特征,而且这个厚度还不小,面积大约有整个华盛顿特区大小,而厚度则高达3.2千米!水星还真颗名副其实!

阿雷西博天文台发现的水星的北极地区图片

其实阿雷西博望远镜的大新闻远不止此,除了在科学界大出风头外还在影视剧中也颇有影响力,卡尔萨根经典科幻小说改编的《超时空接触》和007电影《黄金眼》都有大片幅展示,《黄金眼》的后半部分外景地几乎都在阿雷西博射电望远镜上!

两次灭顶之灾,名副其实的天眼垃圾场

自进入新世纪以来,阿雷西博望远镜就开始走下坡路,主要和多个超大望远镜阵列投入使用有关系,而它的结构庞大,功能单一也限制了它的发展,尽管在2001年被列入IEEE里程碑列表中(美国电气和电子工程师协会(IEEE)认定在电机工程领域上重要的发明与贡献),在2008年阿雷西博射电望远镜则被列入美国的国家史迹名录,但仍然无法改变它暗淡的未来!

2016年5月23日,NSF发表了声明稿称这座天文台可能对环境造成了巨大的影响,打算拆除!2017年9月21日,飓风玛莉亚带来的强风导致430MHz线路馈送断裂并掉到主镜盘上,损坏了38,000块铝板中的约30块!

此后阿雷西博一直为它捉襟见肘的经费而发愁,尽管数次都在即将关门大吉时获得了资金支持,但每次的都在生死边缘被拯救回来的感觉一定不好,尽管阿雷西博还活着,但它已经年久失修,反射盘面上脏兮兮的,看起来就像一口烧了几十年却没洗过一次的大锅,实在让人惋惜!

更让人揪心的是2020年8月10日,由于支撑缆绳断裂,阿雷西博望远镜的的反射盘面上裂开了一道30米长,十几米宽的口子,大量反射面板损坏,真是屋漏偏逢连夜雨,阿雷西博此次损坏,不知道什么时候维修完毕了!而据SPACE.COM的新闻显示,至少在6天前时仍然没有调查清楚那根固定的钢缆为什么会断裂!

正值中国FAST天眼射电望远镜一个接一个取得突破时,昔日的射电界霸主阿雷西博却即将关门大吉,实在不胜唏嘘!

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第1个回答  2021-06-04

问题中提及的“天眼”射电望远镜,指的就是阿雷西博射电望远镜。阿雷西博射电望远镜,位于波多黎各,直径305米,在1963年建成并投入使用,也是当时世界上最大的射电望远镜。另外一台阿雷西博射电望远镜在美国,单口径达350米,由史丹佛国际研究中心、美国国家科学基金会与康奈尔大学在1974年共同构建完成,一共耗资2.6亿。

 在中国“天眼”构建完成之前,美国也曾研发了一款射电望远镜,单口径达到了350米,它是由史丹佛国际研究中心、美国国家科学基金会与康奈尔大学在1974年共同构建完成,一共耗资2.6亿,美国的目的自然也是为了观察一些外星生命体。

  在1974年构建完成之后,美国用射电望远镜向着距离地球25000光年的球状星团M13发射一串由1679个二进制数字组成的信号,这串信号为阿雷西博信息,如果这些信息被外星智慧生物接受,那么美国将成为开创时代的人,这台射电望远镜也被命名为阿雷西博射电望远镜。

  

  虽然射电望远镜发出的信号没有“人”回应,但是在同一年泰勒和赫尔斯利用阿雷西博望远镜发现了第一个射电脉冲双星系统PSR191316,他们证实了引力波的存在,而在1991年,天文学家沃斯赞和弗雷尔又发现毫秒脉冲星PSR125712。

  


阿雷西博望远镜的贡献

阿雷西博射电望远镜的建成为人类探索外太空提供了有力工具,利用阿雷西博射电望远镜,人类在外太空探索方面取得了不少喜人的成果。

1974年,泰勒和赫尔斯利用阿雷西博射电望远镜发现第一个射电脉冲双星系统PSR191316。泰勒教授利用阿雷西博射电望远镜进行上千次的观测,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符合得很好,终于证实了引力波的存在。泰勒和赫尔斯一起荣获1993年诺贝尔物理学奖。

1991年,天文学家沃斯赞和费雷尔再次利用阿雷西博射电望远镜发现毫秒脉冲星PSR125712的行星系统,又一次轰动科学界。

另外,美国用阿雷西博射电望远镜向着距离地球25000光年的球状星团M13发射一串由1679个二进制数字组成的信号,这串信号为阿雷西博信息,如果这些信息被外星智慧生物接受,那么将开创新的时代。

被抛弃的天眼

自1991年太阳系以外的星体后,射电望远镜也成为了人类观测太空构成的主要仪器。

但由于美国航天局不再发展载人航天,观察太空星体的项目,也被取消的不少。而阿雷西博射电望远镜获得的科研经费也是一减再减,从最初的1200万美元削减至100万美元,到最后,甚至没人来管理这台天眼望远镜了,目前杂䓍丛生,更像是个废弃的垃圾场。

不禁让人觉得可惜,好好的天文望远镜最后成了随手丢弃的物品。




天眼被遗弃的原因

1)被时代淘汰了

阿雷西博射电望远镜是只能观察一个方向,令到它看到的范围极为有限。

而后来世界各国也相继建起了射电望远镜,如美国新墨西哥州的甚大阵列、俄罗斯北高加索地区的RATAN-600、中国的FAST射电望远镜、德国波恩的埃菲尔斯伯格射电望远镜、英国曼彻斯特大学的洛弗尔射电望远镜等等。后来建立起来的射电望远镜技术方面更为成熟,也更为便捷,这样全球各国的科学家就不用老远地跑到波多黎各去,这样就减少了阿雷西博射电望远镜的使用频率。



2)维护成本比较高昂

每年维护阿雷西博射电望远镜成本要去到1200万美元,这个费用由美国国家科学基金会承担,但2016年,美国国家科学基金会发表了声明,说这个天文台可能对环境造成影响,然后就停止了拨款。

于是便没有人进行维护,慢慢地阿雷西博射电望远镜被废弃了。

3)重大损坏 

阿雷西博射电望远镜在2020年却遭遇了两次严重的电缆钢缆事故,接收设备平台坠落,将下方的望远镜反射盘彻底破坏,现在已经只剩下断壁残垣,如同垃圾场一般了。就是说整个望远镜已经不能再用了。

可以这样说,阿雷西博射电望远镜的退役也是必然的。无论是技术上、还是维护上、还是目前的情况,都让它只能充当一下废弃垃圾场。

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