阿雷西博望远镜倒塌，部分天文观测希望将寄托在“中国天眼”

编者按：本文来自微信公众号“品玩”（ID:pinwancool），作者：李禾子，来源：人民数字与品玩联合出品，36氪经授权发布。

北京时间12月2日，美国国家科学基金会（NSF）确认，目前世界第二大单面口径球面射电望远镜、位于美国波多黎各的阿雷西博（Arecibo）射电望远镜已于当地时间2020年12月1日上午8时左右因结构失控而倒塌。据报道，阿雷西博望远镜塔尖折断，悬吊在空中的900吨接收设备平台直线坠落并砸毁了望远镜反射盘（天线）表面。

损毁后的阿雷西博望远镜

在2016年7月位于我国贵州省的500米口径球面射电望远镜（FAST，俗称“中国天眼”）建成前，阿雷西博望远镜一直是世界最大的单面口径球面射电望远镜。后者从1963年落成至今已服役57年，并在天文学领域有过诸多贡献。

由于射电望远镜观测的是比可见光更长、人眼无法看到的无线电波，因此常被用于脉冲星的观测。事实上，正是阿雷西博望远镜发现了人类历史上第一个脉冲双星系统（1974年），以及第一个毫秒脉冲星（1982年），证明了中子星的存在。

研究脉冲星的意义在于，脉冲星是中子星的一种，由恒星演化和超新星爆发形成，会周期性地发射脉冲讯号，这种星体的自转周期极其稳定，因而能够成为人类测量宇宙时空的超高精准度坐标，它相当于宇宙飞船的GPS，为星际导航提供了可能。

2019年的阿雷西博望远镜近景

此外，阿雷西博望远镜还在1962年重新测量了水星的自转周期为59天，而非此前认为的88天；1989年，又利用它的雷达模式对小行星4769 Castalia成像，这也是人类首次对小行星成像；1991年，在成功实现小行星成像的基础上，天文学家沃斯赞和弗雷尔用这个望远镜发现了毫秒脉冲星PSR125712的行星系统，这是天文学家发现的第一批系外行星系统。

除了进行天文观测，阿雷西博望远镜还进行了地外文明探索。较为知名的一个案例是“阿雷西博信息”的发送，1974年，阿雷西博望远镜向距离地球25,000光年的球状星团M13发送了一串由1,679个二进制数字组成的信号，期望可以被潜在的外星文明接收到。

阿雷西博信息

如上图所示，如果讯息被地外智慧生命所接收并正确解读，会得到图中显示讯息，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。

此外，自1999年5月起，阿雷西博望远镜还参与了旨在搜寻地外文明的计划——SETI@home项目，获得了更多的认可。

阿雷西博望远镜因其壮观的外形曾受到不少影视作品的青睐，007系列的《黄金眼》以及电影《超时空接触》都曾在此取景。不过，也因为阿雷西博望远镜占地庞大，结构复杂，给其后续维护造成了一定程度的困难。

事实上在近年，阿雷西博望远镜亦经历了几次较严重损坏。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。2020年8月10日，望远镜的辅助钢缆断裂，在望远镜反射盘上砸出了30m长的破口；同年11月6日，同一高塔上的另一根主承重钢缆断裂。

今年11月，因为望远镜本身结构有灾难性故障，剩余钢缆可能无法再支持设计的重量，并且任何维修尝试都有可能威胁到维修工人的性命，美国国家科学基金会已于11月19日决定将天文台的射电望远镜退役并准备拆除处理。

阿雷西博望远镜退役后，全世界在天文探索领域的一些观测，将只能依靠于今年1月通过国家验收正式开放运行的“中国天眼”FAST。FAST较阿雷西博的优势在于，其主反射器表面由4,450片每边长约11米的三角形面板组成，这种构造使得FAST能够在一定程度调节观测天空的角度；阿雷西博的反射器则是一个固定的球形，因而限制了观测范围。并且FAST反射器更深的盘面，也有助于扩大的视野。

阿雷西博天文台电波望远镜（上）与“中国天眼”（下）的盘面对比图（图源Wikipedia插画师Cmglee）

“中国天眼”自投入运行后运行稳定，并取得了一系列系列重大科学成果。11月初来自其建设单位中国科学院国家天文台的最新消息，FAST近一年已经观测服务超过5200个机时，科学家利用其高灵敏的观测性能已发现240余颗脉冲星，基于FAST的潜力，未来有望捕捉到宇宙大爆炸时期的原初引力波。

中国天眼，图源网络

同时，基于FAST数据发表的高水平论文达到40余篇。其中，北京大学教授、中科院国家天文台研究员李柯伽团队利用FAST探测到一例全世界目前仅有21例的快速射电暴重复爆FRB 180301，在国际上首次发现该重复爆的辐射具有非常丰富的偏振特征，显示出磁层在快速射电暴辐射机制中的作用，这一成果已于北京时间10月29日在国际科学期刊《自然》杂志上正式发表。

今年8月，北京师范大学林琳博士、北京大学张春风博士、国家天文台王培博士等联合研究团队，利用FAST观测到银河系中有一颗已知磁星SRG1935+2154呈现出几十次伽马射线爆发，并将研究成果在11月的《自然》杂志发表。王培表示，FAST的测量结果，对研究快速射电暴的起源和物理机制将起到重要的推动作用。

中国天眼FAST是目前世界上最大的单面口径球面射电望远镜。FAST科学委员会主任、中国科学院院士武向平介绍，脉冲星具有科学研究和应用的双重价值，未来五年，科学家将力争发现1000颗左右的脉冲星。同时为了发挥更大的科学价值，计划明年将FAST向全世界科学家开放使用。