作者|王青
审核|丁乙
编辑|赵经远
阿雷西博天文台夜景。图像来源：中佛罗里达大学
阿雷西博天文台（Arecibo Observatory）位于美国海外属地波多黎各自治邦阿雷西博市南部约20公里处的山谷中，以其拥有曾经世界上最大的单口径球面射电望远镜而闻名于世。这座天文台不仅是天文学研究的重要基地，也是人类探索宇宙历程中的里程碑。
阿雷西博天文台附近的地形比较独特，拥有天然形成的喀斯特地貌，为建造大型射电望远镜提供了理想的场地。该天文台的建设始于1960年，并于1963年建成，标志着人类在射电天文学领域迈出了重要的一步。
阿雷西博射电望远镜。图像来源：Florida Space Institute
阿雷西博天文台的主要设施是一个直径305米的球面射电望远镜，通常将其称为阿雷西博射电望远镜（Arecibo radio telescope）。此外，这里还拥有一个较小的射电望远镜（直径12米）、一个激光雷达设施和游客中心。在2016年我国的500米口径球面射电望远镜（FAST）建成之前，阿雷西博射电望远镜一直是世界上最大的单口径球面射电望远镜[值得注意的是，建成于1974年的俄罗斯科学院射电望远镜-600（RATAN-600）的口径更大，达到了576米，但它的反射面不是完整的球面，而是一个环形结构]。
阿雷西博射电望远镜巨大的金属结构采用了穿孔铝面板构成的球形反射器，能够将传入的射电波聚焦在距离反射器表面约168米处的可移动天线结构上。尽管望远镜是固定的，不能转动，但通过改变天线馈源的位置，它能够扫描天空中的一个带状区域，进行深入的射电天文观测。
阿雷西博射电望远镜（上）、500米口径球面射电望远镜（中）和俄罗斯科学院射电望远镜-600（下）大小比较图。图像来源：wikipedia
在半个多世纪的时间里，阿雷西博射电望远镜取得了众多辉煌的成就，这里仅例举一二。
1、1967年，美国天文学家戈登·佩滕吉尔（Gordon Pettengill）领导的团队用它测量出水星的自转周期为59天，而非此前认为的88天。
2、1974年，美国天文学家拉塞尔·赫尔斯（Russell Hulse）和约瑟夫·泰勒（Joseph Taylor）用它发现了第一个脉冲双星系统（即包含一颗脉冲星的双星系统）——PSR B1913+16，他们对该系统进行了长时间观测，发现这个双星系统的轨道周期正在缓慢加快，这是引力波辐射的间接证据，验证了爱因斯坦广义相对论的一个重要预言，两人因此获得了1993年诺贝尔物理学奖。
3、1974年，阿雷西博射电望远镜向武仙座球状星团M13发送了包含地球和人类基本信息的“阿雷西博信息”。
阿雷西博信息。图像来源：Planetary Habitability Laboratory，汉化：赵经远
4、1992年，波兰天文学家亚历山大·沃尔兹森（Aleksander Wolszczan）和加拿大天文学家戴尔·弗雷（Dale Frail）使用阿雷西博射电望远镜发现了围绕脉冲星PSR B1257+12运行的两颗行星[1994年，沃尔兹森又发现了围绕该脉冲星运行的第三颗行星]，这是人类发现的首个太阳系外行星系统。
此外，阿雷西博射电望远镜也对一些近地小行星进行了射电成像，发现了不少双小行星系统，为行星防御作出了重要贡献。它还参与了地外文明搜寻计划（SETI），并且为分布式计算项目SETI@home提供了数据来源，但目前尚未在其中发现地外文明存在的证据。阿雷西博射电望远镜在天文学诸多领域立下赫赫战功，成为人类探索宇宙征程中的一座不朽丰碑。
阿雷西博射电望远镜的重要发现。图像来源：Future，汉化：赵经远
阿雷西博天文台不仅是天文学研究的圣地，也是科学教育和公众科普的重要场所。其游客中心于1997年开放，设有关于射电望远镜、天文学和大气科学的互动展品，它吸引了来自世界各地的天文学家、学生和游客前来参观学习。通过观测和实验，人们得以更深入地了解宇宙的奥秘，激发对科学的兴趣和热爱。
然而，令人遗憾的是，阿雷西博射电望远镜在2020年遭遇了严重的损坏。当年8月，支撑望远镜上方平台的一根钢索断裂，在望远镜的反射面上留下了一个长约30米的裂缝，并对馈源舱造成了损坏。同年11月，另一根钢索断裂后，美国国家科学基金会宣布阿雷西博射电望远镜面临倒塌危险，不能安全修复，将被拆除。同年12月1日，中央平台坍塌到射电望远镜的反射面上，使其彻底损坏，结束了它近60年的太空探索使命。
坍塌后的阿雷西博射电望远镜。图像来源：参考资料9
阿雷西博天文台是一座具有里程碑意义的科学设施，它的辉煌成就和悲壮结局都将成为人类探索宇宙奥秘历程中的重要篇章。尽管阿雷西博望远镜已经坍塌，但它在天文学领域留下的遗产和影响是深远的。为了铭记这一伟大的科学设施，美国国家科学基金会计划在阿雷西博天文台的旧址上建立一个教育中心，继续传承和发扬天文学的精神和知识。
同时，阿雷西博射电望远镜的坍塌也提醒我们，科学设施的建设和维护需要长期的投入和关注。未来，随着科技的进步和人类对宇宙探索的深入，我们期待能够建造出更加先进、更加稳定的射电望远镜和其他科学设施，为人类揭示更多宇宙的奥秘。
参考资料
1、阿雷西博望远镜的设备平台倒塌，科学中国人，2021，(19):11
2、宇宙中最精确的时钟:毫秒脉冲星的发现历程，中国计量，2016，(11):52
3、阿雷西博天文台简介，第十五届中国科协年会——500米口径球面射电望远镜与地方发展论坛文集，2013
4、阿雷西博市概况，第十五届中国科协年会——500米口径球面射电望远镜与地方发展论坛文集，2013
5、这份信号将在宇宙传送5万年，最终暴露人类的位置，微信公众号“国家地理中文网”， https://mp.weixin.qq.com/s/ShkSOf1Z_pFBVpcF0-W-Dw
6、Campbell, D. B., Davis, M. M., & Harmon, J. K.，Arecibo Observatory，Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 12, P. 5
7、Jonathan S. Friedman, Stephen C. Collins, Rubén Delgado, Paul A. Castleberg，Mesospheric potassium layer over the Arecibo Observatory, 18.3°N 66.75°W，Geophysical Research Letters, Vol. 29, No. 5，P. 15-1～15-4
8、Gullahorn, G. E., Rankin, J. M.，Pulsar timing results from Arecibo Observatory，Astronomical Journal, Vol. 83, No. 10, P. 1219-1224.
9、蕉叶，前世界第一的阿雷西博望远镜，到底有多大？，微信公众号“中国科普博览”， https://mp.weixin.qq.com/s/x17IxOVzrvx4wRFGkDfF9w
10、Elizabeth Howell，These photos of the Arecibo Observatory telescope collapse are just heartbreaking，space.com，https://www.space.com/arecibo-observatory-radio-telescope-collapse-photos
11、Arecibo Observatory，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Observatory
12、Arecibo Telescope，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Arecibo_Telescope
13、Vicky Stein，Arecibo Observatory: The rise, legacy, and tragic collapse of a giant，space，https://www.space.com/20984-arecibo-observatory.html
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