阿雷西博天文台本周倒塌。现在怎么办？

12 月 1 日，波多黎各标志性建筑阿雷西博天文台的一条重要电缆断裂。这台重达 900 吨的接收器在接收来自宇宙各地的无线电波 57 年后，从空中坠落到地面，撞碎了构成 300 米宽天线的数千块铝板。

虽然天文台的倒塌震惊和震惊了天文学界，但这并不令人意外。在 11 月，美国国家科学基金会审查了最近两次电缆断裂事件并决定停止使用这个世界级的射电望远镜后，该仪器衰败的现实已经完全显现出来。但对于一个以几十年为单位进行思考的领域来说，一个月的时间转瞬即逝，震惊的研究人员才刚刚开始思考他们不确定的未来。

冗余是天文学家无法享受的奢侈品。为了最大限度地利用昂贵项目的稀缺资金，规划者从不建造相同的仪器。因此，即使天文学界欢迎中国新的尖端设施并期待下一代射电望远镜，阿雷西博——和所有天文台一样——也填补了一个重要的空白。虽然许多阿雷西博项目理论上可以搬迁（尽管在实践中可能会遇到困难），但其他项目已经停止。阿雷西博独特的广播能力和频率范围的丧失——更不用说它作为科学活动中心的社会角色——将在未来数年内阻碍射电天文学的发展。

西弗吉尼亚大学天文学家莫拉麦克劳克林说：“目前有很多项目无法在世界上任何望远镜上完成。”

阿雷西博不仅仅是一个极其灵敏的耳朵，可以接收来自深空的微弱无线电波。它还拥有世界上任何其他设备都无法比拟的轰鸣声。1974 年，研究人员利用它向 M13 恒星群中的任何居民广播了一条无线电信息。这条信息描述了我们的太阳系、人体解剖学以及阿雷西博天线本身的设计。

自那时起，该设施主要与距离地球较近的物体进行通信：小行星。当其他望远镜的广泛勘测发现新的太空岩石时，NASA 便利用阿雷西博的雷达能力来判断这些物体的危险程度。发射器会向小行星发射无线电波，根据反射回来的情况，研究人员可以确定岩石的大小、形状和路径。

7 月底，阿雷西博的最后一次观测是对今年发现的最具威胁性的小行星之一进行近距离观察。小行星 2020 NK1 是一个房屋大小的物体，最初估计在本世纪末撞击地球的概率为 1/70,000。但根据阿雷西博的雷达读数，NASA 能够得出结论，这颗小行星永远不会靠近地球 250 万英里以内。

阿雷西博行星雷达项目首席研究员安妮·维尔基 (Anne Virkki) 表示，唯一能够有效反射小行星无线电波的射电天线是位于加利福尼亚州的戈德斯通深空通信中心。然而，作为 NASA 深空网络的一个站点，该机构让戈德斯通非常忙于与遍布太阳系的机器人任务舰队进行通信。阿雷西博每年研究大约 100 颗小行星，但维尔基估计戈德斯通只能处理其中一半的物体。西弗吉尼亚州的绿岸望远镜计划在其天线上增加雷达，但光束将比阿雷西博的更弱更窄。在可预见的未来，地球将处于盲目飞行状态。

“整个行星雷达项目都在阿雷西博天文台运行，”维尔基说。“这将受到严重影响。”

许多阿雷西博项目不需要雷达，可以考虑转移到其他射电望远镜。但主管们不会让他们价值数百万美元的设施闲置，因此系统几乎没有空闲来承担现在无家可归的阿雷西博研究。

麦克劳克林参与了纳格罗夫合作项目，该项目即将探测到第一波引力波，这些引力波来自大多数星系中心的超大质量黑洞之间的碰撞。毫秒脉冲星（旋转的中子星每秒向地球发出数百次灯塔般的信号）拍动中的细微不规则性可能会揭示这些时空中的涟漪。纳格罗夫的研究人员花了十多年的时间耐心观察 80 颗脉冲星，其中 40 颗来自阿雷西博，40 颗来自绿岸。他们最近在最初十几年的数据中看到了发现的迹象，并希望在处理整个 16 年的运行后很快能得到确凿的结果，这将成为阿雷西博科学遗产的一部分。

但要实现最终目标，即精确定位巨型黑洞之间的具体冲突，合作需要更多时间。阿雷西博每年为该项目投入 800 个小时，该小组根本负担不起绿岸望远镜的这种水平的观测费用（如果他们这样做，那将以其他研究为代价）。天文学家目前希望从国际合作伙伴收集的数据中收集有关目前未监测的 40 颗脉冲星的更多信息，但他们对该项目长期潜力的期望随着阿雷西博接收器的破灭而破灭。

“阿雷西博的消失将给我们带来真正的损失，”麦克劳林说，“从现在起的三、四、五年内，我们才会真正开始看到这种影响。”

尽管如此，天文学界还是坚韧不拔的。阿雷西博的缺席将很快成为射电天文学领域的另一个特点，美国国家科学基金会和其他组织在决定资助哪些新项目时会考虑这一点，研究人员在申请观测时间时也会考虑这一点。

而这一格局还在不断演变。研究人员对阿雷西博的消失表示哀悼，但同时也对中国 500 米口径球面射电望远镜 (FAST) 的到来表示欢迎。FAST 是世界上最大的单口径射电望远镜，经过十多年的建设和测试，去年开始接受国际天文学家的提议。该望远镜的面积是阿雷西博的两倍多，对某些天体目标的接收能力将更强，尽管在目前的配置下它无法接收那么多频率。

射电天文学家还希望平方公里阵列能取得进展，这是一个国际项目，旨在通过连接南非和澳大利亚沙漠中的数千个小型天线，聚集一平方公里的数据收集区域。该天文台将拍摄比任何其他望远镜清晰 50 倍的射电宇宙图像。经过 30 年的规划，该设施将于明年开始建设，并可能在 2020 年底投入使用，尽管成员国是否能筹集到启动所需的 10 亿美元仍不确定。

美国研究人员将目光投向了一个规模较小的项目，即深度综合阵列 - 2000。该项目由加州理工学院牵头，DSA-2000 将拥有 2,000 个直径约为 5 米的碟形天线。该阵列的成本相对较低，估计为 1 亿美元。该项目目前处于概念设计阶段，但如果资金充足，将可能在本世纪中叶开始对天空进行勘测。综合收集面积将比单个碟形天线大得多，分布式阵列不易发生灾难性故障。

然而，与此同时，天文学家强调，阿雷西博大型天线的消失并不意味着阿雷西博科学界的终结。麦克劳林说，经过几十年的运营，该地区已成为极具天赋的工程师的家园，他们在低温学、接收器和其他维持巨型望远镜运转所需的机械方面拥有宝贵的专业知识。如果无法找到重建阿雷西博天线的全部资金，她和维尔基都希望该地点能够继续以其他方式参与研究。例如，天文学家可以利用基础设施举行会议，或者他们可以安装一个小型射电天线阵列，至少可以部分填补这个巨型望远镜倒塌留下的空洞。

“随着时间的推移，这个空白将被填补，”麦克劳林说。“我真心希望阿雷西博能继续做出贡献。”