（原文刊載於泛科學）
2020 年 11 月 19 日，美國國家科學基金會（National Science Foundation, NSF）宣布，史上最知名的望遠鏡之一——位於波多黎各（Puerto Rico）的阿雷西博天文台（Arecibo Observatory）即將永久關閉，震驚學界。
阿雷西博天文台乃隸屬於美國國家天文學和電離層中心（National Astronomy and Ionosphere Center, NAIC）的無線電望遠鏡，其最顯著的特徵包括直徑 305 公尺的球面反射器盤（spherical reflector dish），以及懸吊在盤面上方 137 公尺、重約 900 噸、由三座鋼筋混凝土高塔連結 18 條鋼纜所撐起的儀器平台。
從 1963 年建成以來，阿雷西博天文台一直保持著世界最大單孔徑望遠鏡的紀錄，直到 2016 年為止。它是波多黎各主要的科學教育中心，也培育出許多天文學家和工程師，甚至出現在流行文化裡，如電影《接觸未來》（Contact）和 007 電影《黃金眼》（GoldenEye）。
然而，就在 2020 年 8 月和 11 月，阿雷西博天文台的兩條鋼纜先後斷裂；考量到維修的困難與高風險，這座產出許多科學研究的標誌性天文望遠鏡，面臨被拆解的命運……
冷戰的雷達需求促成天文台誕生1945 年，因應二戰後的局勢，美國成立了空軍劍橋研究實驗室（Air Force Cambridge Research Laboratories）[1]。在冷戰背景下，其於 1949 年發明了利用電話數據機傳輸數位資料的技術（即早期網際網路傳輸所使用的方式）。1951 年，空軍劍橋研究實驗室的工程師首度發表文章，討論利用球面接收器接收電磁訊號的可能性；同時，美國國防部也因為遠程雷達和通訊的需求，對建造世界最大的天線來研究電離層很有興趣——這促成 1959 年空軍劍橋研究實驗室和康乃爾大學（Cornell University）簽署了成立阿雷西博天文台的合約。
天文台位於波多黎各北海岸的自治市阿雷西博；其設計和建造，由時任康乃爾大學教授的戈登（William Edwin Gordon，1918 – 2010）負責籌劃，於 1963 年落成。
望遠鏡的反射器盤建基於天然形成的滲穴之中，1974 年升級後由 38778 片穿孔鋁板製成；從遠處不同方位過來的電磁波會被盤面反射，分別聚焦於不同位置，懸吊於上空的接收器便會依據觀察目標移動到適當的接收點。
一如當初的計畫，阿雷西博天文台的主要功用在研究地球的電離層、接收來自遙遠宇宙的無線電波訊號，以及使用雷達技術探索太陽系土星軌道之內的天體。幾十年來，阿雷西博天文台經歷數次升級，一直是天文學和大氣科學的研究重鎮：它擁有世界最大的電磁波接收區（也就是反射器盤）；當其他無線電望遠鏡花費數小時才能收集到足夠的電磁波訊號，阿雷西博天文台只需要幾分鐘。
發現脈衝雙星，間接證實重力波
阿雷西博天文台開始運作之後，做出的科學貢獻多不勝數。例如，1964 年天文學家彼騰吉爾（Gordon H. Pettengill, 1926 –）的團隊藉由雷達脈衝發現水星的自轉週期為 59 天，有別於原先認為的 88 天；1968 年，洛夫萊斯（Richard V.E. Lovelace）利用阿雷西博天文台，提供了蟹狀星雲脈衝星（Crab Pulsar, PSR B0531+21，自轉週期 33 毫秒）存在的確切證據，也是第一顆被確認為跟超新星殘骸有關的中子星。
1974 年，赫爾斯（Russell Alan Hulse, 1950 –）和泰勒（Joseph Hooton Taylor Jr., 1941 –）發現第一對脈衝雙星（脈衝星和中子星）系統；之後，其被用來作為廣義相對論的高精度測試——這一項發現成為廣義相對論中，重力波存在的間接證據，也是他們獲得 1993 年諾貝爾物理學獎的重要原因。
1990年，波蘭天文學家沃爾茲森（Aleksander Wolszczan, 1946–）從阿雷西博天文台發現了脈衝星PSR B1257+12，並於兩年後，發現有兩個行星（之後又找到第三個）繞行PSR B1257+12，這也是人類史上第一次發現太陽系外的行星。
除此之外，阿雷西博天文台也能拿來研究天體的地貌：1989 年 8 月，趁著小行星 4769 Castalia 經過，離地球的最近距離僅 4,029,840 公里（約地球到月球距離的 11 倍），科學家利用天文台雷達描繪出小行星 4769 Castalia 的 3D 樣貌；至今，阿雷西博天文台已經研究過數百個近地小行星（near-Earth asteroids, NEAs），除了可以分析它們撞擊地球的可能性，也能幫助我們理解太陽系的起源和演化。1994 年，阿雷西博天文台則被用來研究水星南北極隕石坑內可能存在的冰層。
阿雷西博天文台亦針對星系進行無線電波頻率的大範圍掃描，並於 2008 年發現星系阿普 220（Arp 220）中存在有機化合物分子。另外，在大氣物理學領域，它增進了我們對高層大氣，特別是電離層的認知與理解。
向宇宙發送訊息，等待外星文明回應
阿雷西博天文台的 305 公尺孔徑紀錄，雖然在 2016 年被中國的五百米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST, 簡稱天眼）超越，但阿雷西博天文台的地位卻無法被取代——其中一個很大的原因是，天眼只有接收訊號的功能，沒有發射訊號的設計；而阿雷西博天文台不僅可以接收，也能發射訊號（所以具有雷達的功能）。
最有名的例子，是 1974 年，天文學家德雷克（Frank Drake, 1930–）和其他研究者——包括天文學家兼科普作家薩根（Carl Sagan, 1934 – 1996），設計了知名的阿雷西博訊息（Arecibo Message），內容包含人類的 DNA 結構，和太陽系的介紹等等，以強力的電磁波從阿雷西博天文台發送向距離地球 25000 光年的球狀星團 M13。雖然無法期待在不久的將來能收到回覆，卻是人類主動接觸外星文明的重要嘗試。
反過來說，阿雷西博天文台接收到的無線電波，也能拿來分析是否包含外星智慧文明發出的電磁訊號。於是，在早期美國國家航空暨太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）的搜尋地外智慧計畫、或者民間著名的 SETI@home 計畫[2]，分析所用的數據，部分便來自阿雷西博天文台。
儘管功績卓著，且有著不可替代性，阿雷西博天文台仍然面臨拆除的命運。雖然有在定期維護，但經費的短缺加上歲月的流逝和地震、颶風的侵襲，都增加了望遠鏡結構的不確定性。
首先是 2020 年 8 月 10 日，一根連結到儀器平台、安裝於 90 年代的輔助鋼纜從托座鬆開，破壞了反射器盤面邊緣的鋁板；工程師在檢查損壞狀況時，發現儀器平台的 12 根主要支撐鋼纜中，有一根鋼纜的組成鋼線存在少許損壞，但評估後認為對安全性不造成影響。怎知到了 11 月 7 日，該主要支撐鋼纜從中間斷裂，在靠近反射器盤面中心的區域撕開了大裂口——既然原本認為安全的鋼纜斷了，剩下的鋼纜是否真的安全無虞？又能支撐多久？沒有人知道。
現在，任何時刻都可能有更多鋼纜斷裂或鬆脫，一旦最壞的狀況發生，整個儀器平台將掉落到望遠鏡盤面上，或者損害附近的建物；甚至，任何想要穩定或測試鋼纜的努力都可能加速剩下鋼纜的損壞。為此，美國國家科學基金會正在研擬計畫，在可控的狀況下拆除儀器平台——這是個艱難的決定，但一切以安全為優先。
事實上，出於經濟考量，美國國家科學基金會前些年都在為阿雷西博天文台的經費苦惱：在 2017 年，美國國家科學基金會和國家航空暨太空總署一年分別提供高達 800 萬和 360 萬美元的營運費用，所費不貲；到了 2018 年，才由中佛羅里達大學（University of Central Florida, UCF）承擔阿雷西博天文台的營運，並補足美國國家科學基金會逐年縮減的天文台經費。沒想到人算不如天算，阿雷西博天文台被迫永久關閉，這無疑是科學界的一大損失。
阿雷西博天文台自 1963 年啟用以來，對天文學、大氣科學和行星科學貢獻良多；它是第一個發現系外行星的望遠鏡，也是搜尋地外文明的重要工具。它在科學教育面向深受好評，每年有十萬人到阿雷西博天文台參觀，包括許多學生；那兒不僅有天文學、高層大氣物理學的展覽，還有可以俯瞰巨大反射器盤面的觀景平台。
儘管年紀大了，但阿雷西博天文台持續升級，原本也預定在接下來數年安裝新儀器，像是將大幅提高望遠鏡靈敏度、價值 580 萬美元的天線――這一切都成為泡影。阿雷西博天文台退休後，許多研究都必須暫停，只有部分計畫得以找到替代設施，或是能夠留在天文台原址繼續進行。往後，我們只能在記錄中，緬懷這座極具歷史意義的無線電望遠鏡，令人唏噓。
註解[1] 空軍劍橋研究實驗室於 2011 年被整併，最終演化成現今美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory）的一部份。空軍研究實驗室致力於領導航太作戰科技的發明、發展和整合，計畫空軍的科學、科技方案並執行，以及為美國空中、外太空和網際空間的部隊提供作戰能力。
[2] SETI@home，是一個通過網際網路利用個人電腦處理天文數據的分布式計算項目；其試圖通過分析無線電望遠鏡收集到的無線電信號，搜尋地外智慧生物存在的跡象。
參考資料- Alexandra Witze, Legendary Arecibo telescope will close forever — scientists are reeling, Nature, Nov. 19 (2020).
- Alexandra Witze, Arecibo telescope wins reprieve from US government, Nature, Nov. 16 (2017)
- Daniel Clery, Famed Arecibo telescope, on the brink of collapse, will be dismantled, Science, Nov. 19 (2020).
- Daniel Clery, Adrian Cho, Iconic Arecibo radio telescope saved by university consortium, Science, Feb. 22 (2018).
- Daniel Altschuler, Chris Salter, The Arecibo Observatory: Fifty astronomical years, Physics Today 66, 11, 43 (2013).
- Paul H. Carr, Early history of Arecibo Observatory, Physics Today 67, 6, 11 (2014).
- Telescope Description about Arecibo Observatory
- Air Force Research Laboratory - Wikipedia
- Arecibo Observatory - Wikipedia
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