世界最大射電望遠鏡面臨令人擔憂的未來

美國國家科學基金會正在考慮撤回對波多黎各著名的阿雷西博射電望遠鏡的支援

波多黎各巨大的阿雷西博天文臺是世界上最具代表性的天文觀測站之一,可能正面臨著時代的終結。美國國家科學基金會 (NSF) 是阿雷西博天文臺的主要資助者——它是現存最大的射電望遠鏡,並在電影《超時空接觸》和《黃金眼》等影片中亮相——將於 6 月 7 日舉行公開會議,以“評估擬議的阿雷西博天文臺運營變更可能對環境造成的影響”,根據美國國家科學基金會的一份公告。由於這些擬議的變更包括完全關閉 305 米口徑射電望遠鏡的選擇,官員們可能會聽到更多關於空氣質量和地下水以外的問題。天文臺的捍衛者將有機會在兩次會議上——在聖胡安 DoubleTree 酒店和波多黎各專業工程師和土地測量師學院——表達自己的想法,並且可以在 6 月 23 日之前以書面形式提交意見。

自 1963 年建成以來,這座富有傳奇色彩的望遠鏡因其發現而聞名,例如 1992 年首次發現太陽系外的行星,以及 1974 年首次間接證實引力波的存在,這一發現為其製造者贏得了諾貝爾獎,以及其他具有里程碑意義的成就。但是,這座備受喜愛天文臺現在正處於岌岌可危的關頭。美國國家科學基金會必須權衡在智利的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列等新的昂貴設施的運營,以及像阿雷西博這樣的舊設施的運營,同時權衡聯邦科學優先事項,併為個人科學家的撥款預留足夠的資金。由於美國國家科學基金會的預算自 2010 年以來基本持平,該機構無法無限期地執行所有望遠鏡,繼續建造新的望遠鏡,並且仍然支付該國科學家的費用。但是,使用阿雷西博天文臺的研究人員認為,即使它不像新來者那樣光鮮,它仍然具有進行新穎發現的有用壽命,尤其是在某些它做出獨特貢獻的領域。

天文臺的最新公告是根據與美國國家科學基金會相關的兩個委員會在 2012 年和 2016 年初提出的建議,重新評估該機構在望遠鏡執行中的作用,以及“大幅減少資金”。今年,美國國家科學基金會還進行了一項“可行性研究”,以規劃阿雷西博天文臺的各種未來,並邀請潛在合作伙伴提出他們可以接管部分望遠鏡運營的方式。美國國家科學基金會目前每年為阿雷西博天文臺提供 820 萬美元的資金,佔望遠鏡總成本的三分之二,美國國家航空航天局 (NASA) 則投入剩餘的三分之一資金,用於資助天文臺對近地小行星的研究。但是,美國國家科學基金會的兩個部門——天文科學部以及大氣和地球空間科學部——他們平分成本,正在重新考慮他們的角色。


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環境影響報告”——即將舉行的會議將就此徵求公眾意見——將試圖界定五種不同假設情景的實際影響,每種情景都涉及美國國家科學基金會不同的財政承諾。其中一種情景是,一切都將保持大致不變。但是,該機構也可以與“感興趣的各方”合作,這些各方可以幫助資助望遠鏡,或者與其他希望將其作為教育設施運營的感興趣的各方合作。

更悲觀地看,美國國家科學基金會可能會封存該站點,以使其可以在未來某個時候重新啟動的方式將其關閉。或者,它可以完全拆除望遠鏡,並將該區域恢復到自然狀態,如果該機構完全剝離天文臺並將其關閉,法律要求這樣做。之前的研究表明,這樣一個過程可能耗資約 1 億美元——超過其目前十年多的望遠鏡運營資金。美國國家科學基金會天文科學部主任吉姆·烏爾維斯塔德表示,該機構仍在調查,尚未得出結論。“在這個關頭,尚未選擇任何替代方案,”他說。最終的財務決定,無論是什麼,都將經過深思熟慮。一些機構外部人士看到了不祥之兆。“美國國家科學基金會非常認真地想把阿雷西博天文臺的資金轉移給其他人——任何其他人,”艾倫·豪厄爾說,她曾是阿雷西博天文臺的工作人員科學家,現在是亞利桑那州圖森市月球與行星實驗室 (LPL) 的教員。

這絕非阿雷西博天文臺的未來第一次感到岌岌可危。快速的谷歌搜尋會讓你找到 2007 年代的各種“拯救阿雷西博!”運動——例如,在美國國家科學基金會委託的一份報告建議將該機構對望遠鏡的資助從 2007 年的 1050 萬美元減少到 2011 年的 400 萬美元之後。目前每年 820 萬美元的撥款是一種妥協。而且,天文臺在當前的危機中並不孤單。西弗吉尼亞州的綠岸望遠鏡、遍佈全國的甚長基線陣列以及亞利桑那州基特峰的幾架較舊的望遠鏡,都陷入了類似的預算泥潭,在美國國家科學基金會決定切斷其資金來源後,正試圖制定新的私人合作伙伴關係(在美國國家科學基金會的協助下)。根據《悉尼先驅晨報》獲得的檔案和電子郵件,澳大利亞的帕克斯射電望遠鏡也面臨著類似的資金短缺。《先驅報》稱,“可能的建議”是,帕克斯天文臺和另一家澳大利亞機構“透過收取望遠鏡設施的使用費來籌集外部資金”。綠岸、阿雷西博和帕克斯是世界上最強大的三座射電望遠鏡——歷史上一直向成功提交使用申請的科學家開放——而政府方面的財政問題可能會導致它們最終關閉,或者投入私人利益集團的懷抱,屆時誰出錢,誰就可以選擇做什麼型別的科學研究。

阿雷西博天文臺目前用於射電天文學、空間和大氣科學以及彗星、小行星和行星的雷達研究。倡導者表示,這些領域充滿了潛力,天文臺未來可能會有許多激動人心的發現。威斯康星大學密爾沃基分校的天文學家澤維爾·西門子對使用阿雷西博天文臺探測來自超大質量黑洞的引力波——時空中的漣漪——的可能性感到特別興奮。由於阿雷西博天文臺是世界上最大的、最靈敏的單碟射電望遠鏡,它是探測脈衝星的最佳儀器之一,脈衝星是已死亡的、曾經巨大的恆星的快速旋轉殘骸。像西門子這樣的科學家目前使用阿雷西博天文臺和同樣面臨威脅的綠岸望遠鏡來尋找和監測脈衝星網路,他們希望這將有助於探測引力波。

他說,如果沒有阿雷西博天文臺,這項搜尋將受到嚴重影響。儘管雷射干涉引力波天文臺 (LIGO) 在 2 月宣佈首次探測到引力波,引起了廣泛關注,並將繼續執行,但它捕獲的波與阿雷西博天文臺等脈衝星研究捕獲的波不同。“真正讓我感到驚訝的是,在發現引力波之後,美國國家科學基金會將關閉世界上最靈敏的射電望遠鏡,並阻礙探測——在未來幾年內我們可以開啟的唯一另一個引力波視窗的開啟,”他說。“這真是太離奇了。”

這可能很離奇,但豪厄爾認為這也是現實的。“我擔心美國國家科學基金會已經集體決定將其資助減少到遠低於目前每年約 800 萬美元的水平,甚至可能完全取消資助,”豪厄爾說。“我認為,在取得了如此多年的科學成就之後,當只需要很少的資金就能繼續保持生產力時,這真是一種尷尬。”

邁克爾·諾蘭現在在月球與行星實驗室 (LPL) 工作,他曾在阿雷西博天文臺工作了 20 年,並在 2008 年至 2011 年擔任主任。他聲稱,天文臺過去在高層有更好的朋友,特別是在美國國家科學基金會的大氣和地球空間科學部。“兩位主要倡導者現在都退休了,看來他們的聲音也消失了,”他說。“天文學部長期以來似乎更像是管理者,而不是倡導者,當然,我並不瞭解他們的內部討論。”

諾蘭認為,儘管美國國家科學基金會的審議尚未導致完全或根本不撤回對天文臺的支援的決定,但對可能不可避免的事情的拖延對望遠鏡沒有任何好處。阿雷西博天文臺的負責人無法要求新的潛在捐助者彌補具體的資金缺口,因為他們不知道美國國家科學基金會是否會減少援助,以及減少多少。回顧他在阿雷西博天文臺的任期,以及即使在當時它也經常處於危險之中,諾蘭希望該設施不必如此頻繁地從懸崖邊被拯救回來:“你知道《超人總動員》裡的那句臺詞嗎?”他問道。“‘有時候我只是希望它能一直被拯救,你知道嗎?哪怕只是一小會兒。’”

除了其科學意義之外,阿雷西博天文臺還在社群中發揮著具體、腳踏實地的作用。農村設施周圍存在著一種經濟,它為當地居民提供就業機會,併為該地區注入了帶來現金的遊客——包括旅遊和科學方面的遊客。環境報告還將評估這些人為影響。如果美國國家科學基金會確實決定收緊錢袋子,並且沒有其他組織站出來填補空白,那麼後果將波及科學界和社會、空間和時間。“如果阿雷西博天文臺因為美國國家科學基金會有其他優先事項而不得不關閉,那麼當我們幡然醒悟時,或者如果我們幡然醒悟時,也不可能很快將其恢復,”月球與行星實驗室的豪厄爾說。她和許多科學家都會同意,一個空蕩蕩的阿雷西博天文臺將——正如朱迪·福斯特在《超時空接觸》中所說——是“對空間的巨大浪費”。

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