文｜王善欽

當?shù)貢r間2020年12月1日，位于波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡轟然垮塌。當時并沒有目擊者，等到項目組成員發(fā)現(xiàn)時，搭載信號接收機和發(fā)射機的巨大的平臺已經(jīng)從高空掉落，砸在阿雷西博望遠鏡的鏡面上。這個直徑350米的傳奇望遠鏡壽終正寢。

消息一出，舉世震驚。

阿雷西博望遠鏡是世界上最具科幻感的望遠鏡。從1963年建成，到2020年坍塌，半個多世紀中，它完成了多項人類探測太空的壯舉，內(nèi)容涵蓋脈沖星、引力波探測等諾貝爾獎級別的發(fā)現(xiàn)，以及太陽系外行星與外星人探索等多方面。

洲際核導彈

即洲際彈道導彈，通常指射程大于8000千米的彈道式導彈，具有全球覆蓋能力，是戰(zhàn)略核力量的重要組成部分，一般可（但并非一定）裝備1枚核彈頭或熱核彈頭。

阿雷西博望遠鏡的誕生

20世紀50年代，美國與蘇聯(lián)的冷戰(zhàn)意外催生了眾多天文項目，阿雷西博射電望遠鏡就是其中之一。為了確認洲際核導彈重新進入大氣層時在電離層引起的真實效應，避免被假彈頭欺騙，美國軍方與科學界決定建設一個雷達射電望遠鏡。

為了吊住這么重的平臺，工程師們在這塊洼地周圍的山上建設了3座百米高的鋼筋混凝土塔，用10多條鋼纜牽引住平臺。這3座塔被稱為塔4、塔8和塔12。雖然下方由鋁板構成的天線“鍋”靜止不動，但懸掛在上方的信號接收器和發(fā)射器是可以運動的。根據(jù)觀測的目標，工作人員可以將接收器與發(fā)射器移動到合適的位置，接收來自宇宙天體的信號或發(fā)出去后反射回來的信號。

整個項目從1960年開始建設，于1963年建成。此后一直到2016年，阿雷西博射電望遠鏡都是世界上最大的單鏡面射電望遠鏡。2016年，中國的500米口徑球面射電望遠鏡（Fivehundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡寫為FAST）“天眼”建成，稱霸世界53年的阿雷西博望遠鏡成為世界第二。但阿雷西博望遠鏡有一個特點仍然未被超越——它既可以接收信號，也可以發(fā)射信號。

在建成之后的幾十年內(nèi)，天文學家一邊用阿雷西博望遠鏡觀測眾多目標，一邊對它進行升級。比如，1973年，38 000多塊長2米、寬1米的長方形穿孔鋁板取代了阿雷西博原來的天線陣。1997年，工程師們又在平臺上加裝了反射系統(tǒng)。最終，整個平臺的質(zhì)量達到820噸。

從1963年正式建成起，阿雷西博望遠鏡就不負眾望，收獲眾多成果。這些成果涉及太陽系內(nèi)天體的研究、小行星防御、發(fā)現(xiàn)脈沖星、太陽系外行星探測、外星人探索等眾多領域。

太陽系內(nèi)天體研究：探測+防御

阿雷西博望遠鏡不僅可以接收天體發(fā)出的信號，還可以發(fā)射信號并接收回波，這使它可以得到大量太陽系內(nèi)天體的特征。

1964年，戈登·皮騰吉爾（Gordon Pettengill）的小組就利用阿雷西博望遠鏡測量了水星的自轉(zhuǎn)周期，發(fā)現(xiàn)其為58.8天，而不是此前認為的88天。1980年，天文學家用阿雷西博望遠鏡向恩克彗星發(fā)射信號并接收到回波。1989年，阿雷西博望遠鏡向小行星4769 Castalia發(fā)射信號，天文學家根據(jù)接收到的回波確定了這顆小行星的形狀，這也是人類歷史上首次對小行星直接成像。1994年，約翰·哈蒙（John Harmon）使用阿雷西博望遠鏡，畫出了水星兩極區(qū)域的冰層分布圖。

隨著知識經(jīng)濟時代的來臨，高等教育規(guī)模的擴大，高等教育大眾化的性質(zhì)稀釋了高等教育曾經(jīng)在政治、科技、文化方面所代表的精英屬性。在高等教育入讀機會容易獲得的背景下，高等教育學術質(zhì)量容易產(chǎn)生“格雷欣法則”，導致高等教育價值在某種程度上被貶值，“新讀書無用論”主要認為隨著文化資本的貶值，教育的效用不具有實用性，學生開始關注大學場域中其他能夠給自己增值的因素和機會。

同時，阿雷西博望遠鏡還可以通過發(fā)射信號、接收回波的方式發(fā)現(xiàn)那些可能威脅到地球的小行星，并提供預警，從而成為地球防御計劃的成員之一。

從脈沖星、引力波到諾貝爾獎

1968年，當時還在康奈爾大學讀研究生的理查德·洛夫萊斯（Richard Lovelace）用阿雷西博望遠鏡的數(shù)據(jù)確認了蟹狀星云中心脈沖星的周期——33毫秒，進一步確認了脈沖星的存在。蟹狀星云是一顆超新星爆發(fā)后噴出的物質(zhì)擴散形成的星云。1054年，中國、日本等國的天文學家都觀測并記載了這次超新星爆發(fā)。

1974年，約瑟夫·泰勒（Joseph Taylor）與其指導的研究生拉塞爾·赫爾斯（Russell Hulse）在使用阿雷西博望遠鏡搜尋脈沖星的過程中，發(fā)現(xiàn)了由兩個脈沖星構成的雙脈沖星系統(tǒng)。他們在此后的觀測中發(fā)現(xiàn)，這對脈沖星在互相靠近，而用愛因斯坦的引力波理論就可以解釋這個現(xiàn)象。這個發(fā)現(xiàn)間接證明了引力波的存在，二人因此于1993年獲得了諾貝爾物理學獎。

哈勃空間望遠鏡拍攝的蟹狀星云的可見光圖像，由24張圖拼接而成，圖中區(qū)域的邊長約為12光年

1982年，唐納德·貝克爾（Donald Backer）等人發(fā)現(xiàn)了一顆自轉(zhuǎn)周期僅為1.56毫秒的脈沖星，這是人類發(fā)現(xiàn)的第1顆毫秒級脈沖星。直到20多年后的2005年，天文學家才發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)得更快的脈沖星。

1994年，亞歷山大·沃爾茲森（Aleksander Wolszczan）發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了圍繞著射電脈沖星運動的一顆行星，它的質(zhì)量只有月亮那么大。這是人類發(fā)現(xiàn)的第1顆太陽系外行星，從此開啟了“系外行星”研究的壯麗篇章。2019年，諾貝爾物理學獎就頒發(fā)給了在1995年發(fā)現(xiàn)“圍繞類太陽恒星的系外行星”的兩位天文學家。而沃爾茲森因所發(fā)現(xiàn)行星并非繞類太陽恒星，而是繞中子星，所以未能分享這一獎項，很是可惜。

脈沖星

大質(zhì)量恒星爆炸后，大部分會在中心留下中子星，它們幾乎完全由中子構成，半徑只有10千米左右，質(zhì)量卻比太陽還大一些。中子星高速旋轉(zhuǎn)，同時兩極發(fā)出強烈輻射。如果中子星發(fā)出的輻射周期性地掃過地球，產(chǎn)生的信號就形成一個個脈沖，天文學家將這類中子星稱為脈沖星。

從太陽系外行星到外星人

哈勃空間望遠鏡拍攝的球狀星團M13的核心區(qū)域，圖中光點由可見光與紅外線圖像合成。M13是梅西耶星云星團表中的第13號天體，包含數(shù)十萬顆恒星，直徑約為150光年，圖中核心區(qū)域的直徑約為26光年

早在第1顆系外行星被發(fā)現(xiàn)之前幾百年，很多人都猜想，宇宙中的那些恒星也有類似于地球的行星圍繞著它們旋轉(zhuǎn)。甚至有人在此基礎上提出，太陽系外的行星上也可能產(chǎn)生生命，并可能進化為具有高級智慧的生命——簡單來說，就是宇宙中可能存在外星人。

1974年11月16日，阿雷西博望遠鏡的科學家們做了件至今還頗具爭議的大事——他們用阿雷西博望遠鏡向球狀星團M13發(fā)射了信號，希望能夠被可能生活在那里的外星人接收到。這就是著名的“阿雷西博消息”。

阿雷西博消息由美國著名的天文學家弗蘭克·德雷克

（Frank Drake）設計，在卡爾·薩根（Carl Sagan）與其他人的幫助下畫出。這條大小只有1679比特的信息，給出了阿拉伯數(shù)字、構成人類DNA的化學元素、DNA雙螺旋結(jié)構、人類特征、太陽與當時認定的九大行星以及阿雷西博望遠鏡自身的圖像。

阿雷西博消息 圖中最上方白色點表示阿拉伯數(shù)字1—10；下方的紫色表示構成脫氧核糖核酸（DNA）的氫、碳、氮、氧與磷的原子數(shù)；綠色表示構成DNA的核酸化學成分；下面的白色表示人類DNA的數(shù)目；藍色螺旋形狀表示DNA的雙螺旋解構；下方紅色表示人，左側(cè)藍白表示人體的高度與寬度，右邊白色表示人類；下方黃色表示太陽系中的太陽與當時認定的九大行星，其中第3個行星比其他的高一點，表示這是發(fā)射出這一信號的地球；下方粉紅色、白色與藍色為阿雷西博望遠鏡的大致形狀

人類至今未收到這條消息的回音。當然，也不可能在現(xiàn)在就收到回音——M13與地球相距25000光年，阿雷西博望遠鏡發(fā)出的信號要用25000年才能到達那里；即使M13有外星人，而那里的外星人并沒有猶豫，就立即回復我們的話，這一回音也要再用25000年才能到達地球。換句話說，阿雷西博望遠鏡需要向天再借50000年，才有可能接收到來自M13的回音。

最近一些年，阿雷西博望遠鏡成為“搜尋外星智能”（Search for Extra-terrestrial Intelligence，簡寫為SETI）項目的成員之一，如今卻“出師未捷身先死”，不得不說“長使英雄淚滿襟”。

危機、垂危與消逝

就在阿雷西博望遠鏡一路高歌猛進的同時，危機也漸漸浮現(xiàn)。這些危機可以分為三類：經(jīng)費危機、升級危機與自然災害危機。

首先，美國航空航天局（NASA）從2001年就開始削減行星雷達計劃方面的經(jīng)費，到2006年則完全取消資助。更嚴重的是，為阿雷西博望遠鏡持續(xù)提供經(jīng)費的美國國家自然科學基金委（National Science Foundation，簡寫為NSF）也在不斷降低經(jīng)費資助。2007年，阿雷西博望遠鏡得到的資助約為1000萬美元，到2011年，得到的資助僅為400萬美元。NSF還決定，如果沒有其他經(jīng)費來源，那么就可能關閉阿雷西博望遠鏡。

其次，設備的持續(xù)升級也成為危機來源。在一次升級過程中，阿雷西博望遠鏡平臺的總重量增大，超過了鋼纜的承受極限，為此后鋼纜的陸續(xù)斷裂埋下了巨大隱患。

完整的阿雷西博望遠鏡平臺近景，右下方這根29米長的430兆赫茲儀器，在2017年被颶風損壞

2019年拍攝的阿雷西博望遠鏡平臺近景，左邊為上圖中的儀器在颶風后的殘留物

2020年12月1日，阿雷西博望遠鏡正式坍塌后的遺跡，可以看到，懸掛平臺掉落在鏡面上

而最終，自然災害成為壓垮阿雷西博望遠鏡的最后幾根稻草。波多黎各是大西洋上的一座島嶼，經(jīng)常會被各種颶風光顧。比如，2017年9月21日，瑪利亞颶風吹壞了望遠鏡懸掛平臺上的一臺儀器，儀器掉落后砸壞了望遠鏡鏡面上的大約30片鋁板。緊接著2019年的一次地震，加重了阿雷西博望遠鏡的“病情”。

2020年8月初，一場新的颶風過境，阿雷西博望遠鏡因此關閉。颶風過境后不久，阿雷西博望遠鏡重新開啟。很快，支撐輔助平臺的塔4上的一條鋼纜斷裂，纜繩像鞭子一樣抽在鏡面上，打出一條30米長的傷口。至今人們都無法確定是不是這場颶風導致了鋼纜斷裂。

項目組決定替換一根新鋼纜。不幸的是，新鋼纜還沒有換上去，塔4上兩根主鋼纜中的一根又于2020年11月7日斷裂，打碎了部分鏡面。項目組評估后，認定人們無法安全地維修阿雷西博望遠鏡，于是決定放棄治療，擇日對它進行拆除。

就在這時，塔4上的另外一根主鋼纜也斷裂了，整個數(shù)百噸重的懸掛平臺砸在了鏡面上，阿雷西博望遠鏡徹底走向終章。

失去了什么？

阿雷西博望遠鏡的悲劇看似偶然，其實也是必然。

過去幾十年來，人類建設了許多望遠鏡，其中一部分可以分別取代阿雷西博望遠鏡的一些功能，這使得阿雷西博望遠鏡的重要性逐漸降低，失去了優(yōu)先級。

比如行星防御方面，由夏威夷大學開發(fā)的小行星撞擊預警系統(tǒng)（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System，簡寫為ATLAS）、位于智利帕穹山頂峰的全景巡天望遠鏡（Large Synoptic Survey Telescope，簡寫為LSST）都可以完成；比如行星探測方面，最近一些年升空的多個行星探測器可以飛掠甚至環(huán)繞行星，直接對眾多行星目標進行近距離觀測；又如小行星與彗星觀測方面，一些探測器已經(jīng)實現(xiàn)了小行星表面挖土的壯舉，如日本的隼鳥2號探測器，已從小行星“龍宮”采樣返回，NASA的奧西里斯-雷克斯號探測器也將從小行星“本努”采樣返回；而在射電探測方面，一些射電干涉陣望遠鏡可以達到更好的觀測效果。阿雷西博望遠鏡的基本盤就這樣被鯨吞蠶食，最終導致決策層視之為雞肋。

但上面的分析依然過于功利。阿雷西博望遠鏡的功能雖然可以被其他望遠鏡逐漸替代，但其象征意義卻是不可磨滅的。它是最具科幻感的望遠鏡，也是曾獲得眾多戰(zhàn)果的老將，它本應該有一個體面的終章——比如被建設為參觀景點。

20世紀80年代就停止觀測的威爾遜天文臺就是一個好樣板。1923年，天文學家哈勃在這里用當時世界上最大的、主反射鏡直徑為2.54米的胡克光學望遠鏡，證明仙女座星云其實是銀河系外的另一個星系，從而開辟了星系天文學。1929年，哈勃在這里用同一個望遠鏡發(fā)現(xiàn)星系退行的速度與距離成正比，從而證明宇宙在膨脹。同樣有著輝煌的觀測結(jié)果，威爾遜天文臺在停止觀測之后，就成了景點，里面的望遠鏡成為文物，吸引了許多游客前往參觀。

科幻電影《超時空接觸》的場景之一，人物身后是阿雷西博望遠鏡的懸掛平臺

但NSF沒有給阿雷西博望遠鏡這樣的待遇。與阿雷西博望遠鏡一起消逝的，是它具有科幻色彩的象征意義和浪漫情懷——曾有多部廣受歡迎的電影在這里拍攝，如《007黃金眼》、科幻電影《超時空接觸》和《X-檔案》等。

由于美國現(xiàn)在是阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，簡寫為ALMA）的三大股東之一，而且手握多個其他射電項目，因此，美國在射電天文方面的領先地位，根本不會因為阿雷西博望遠鏡的消逝而被動搖。

因阿雷西博望遠鏡的隕落而遭受損失的，是那些熱愛它的人，特別是為它的建設、運行和升級付出心血的幾代天文學家與工程師，以及更多使用過阿雷西博望遠鏡的數(shù)據(jù)并心懷感恩的天文學家，還有許許多多單純只是喜歡阿雷西博望遠鏡的普通人。

阿雷西博望遠鏡的消逝，不僅僅是簡單的一臺儀器使用壽命的終結(jié)，而更像是一件文物被毀，一個象征隕落。阿雷西博望遠鏡，愿它所承載的種種在時光中得以安息。