世界最大射电望远镜面临令人担忧的未来

美国国家科学基金会正在考虑撤回对波多黎各著名的阿雷西博射电望远镜的支持

波多黎各巨大的阿雷西博天文台是世界上最具代表性的天文观测站之一,可能正面临着时代的终结。美国国家科学基金会 (NSF) 是阿雷西博天文台的主要资助者——它是现存最大的射电望远镜,并在电影《超时空接触》和《黄金眼》等影片中亮相——将于 6 月 7 日举行公开会议,以“评估拟议的阿雷西博天文台运营变更可能对环境造成的影响”,根据美国国家科学基金会的一份公告。由于这些拟议的变更包括完全关闭 305 米口径射电望远镜的选择,官员们可能会听到更多关于空气质量和地下水以外的问题。天文台的捍卫者将有机会在两次会议上——在圣胡安 DoubleTree 酒店和波多黎各专业工程师和土地测量师学院——表达自己的想法,并且可以在 6 月 23 日之前以书面形式提交意见。

自 1963 年建成以来,这座富有传奇色彩的望远镜因其发现而闻名,例如 1992 年首次发现太阳系外的行星,以及 1974 年首次间接证实引力波的存在,这一发现为其制造者赢得了诺贝尔奖,以及其他具有里程碑意义的成就。但是,这座备受喜爱天文台现在正处于岌岌可危的关头。美国国家科学基金会必须权衡在智利的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列等新的昂贵设施的运营,以及像阿雷西博这样的旧设施的运营,同时权衡联邦科学优先事项,并为个人科学家的拨款预留足够的资金。由于美国国家科学基金会的预算自 2010 年以来基本持平,该机构无法无限期地运行所有望远镜,继续建造新的望远镜,并且仍然支付该国科学家的费用。但是,使用阿雷西博天文台的研究人员认为,即使它不像新来者那样光鲜,它仍然具有进行新颖发现的有用寿命,尤其是在某些它做出独特贡献的领域。

天文台的最新公告是根据与美国国家科学基金会相关的两个委员会在 2012 年和 2016 年初提出的建议,重新评估该机构在望远镜运行中的作用,以及“大幅减少资金”。今年,美国国家科学基金会还进行了一项“可行性研究”,以规划阿雷西博天文台的各种未来,并邀请潜在合作伙伴提出他们可以接管部分望远镜运营的方式。美国国家科学基金会目前每年为阿雷西博天文台提供 820 万美元的资金,占望远镜总成本的三分之二,美国国家航空航天局 (NASA) 则投入剩余的三分之一资金,用于资助天文台对近地小行星的研究。但是,美国国家科学基金会的两个部门——天文科学部以及大气和地球空间科学部——他们平分成本,正在重新考虑他们的角色。


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环境影响报告”——即将举行的会议将就此征求公众意见——将试图界定五种不同假设情景的实际影响,每种情景都涉及美国国家科学基金会不同的财政承诺。其中一种情景是,一切都将保持大致不变。但是,该机构也可以与“感兴趣的各方”合作,这些各方可以帮助资助望远镜,或者与其他希望将其作为教育设施运营的感兴趣的各方合作。

更悲观地看,美国国家科学基金会可能会封存该站点,以使其可以在未来某个时候重新启动的方式将其关闭。或者,它可以完全拆除望远镜,并将该区域恢复到自然状态,如果该机构完全剥离天文台并将其关闭,法律要求这样做。之前的研究表明,这样一个过程可能耗资约 1 亿美元——超过其目前十年多的望远镜运营资金。美国国家科学基金会天文科学部主任吉姆·乌尔维斯塔德表示,该机构仍在调查,尚未得出结论。“在这个关头,尚未选择任何替代方案,”他说。最终的财务决定,无论是什么,都将经过深思熟虑。一些机构外部人士看到了不祥之兆。“美国国家科学基金会非常认真地想把阿雷西博天文台的资金转移给其他人——任何其他人,”艾伦·豪厄尔说,她曾是阿雷西博天文台的工作人员科学家,现在是亚利桑那州图森市月球与行星实验室 (LPL) 的教员。

这绝非阿雷西博天文台的未来第一次感到岌岌可危。快速的谷歌搜索会让你找到 2007 年代的各种“拯救阿雷西博!”运动——例如,在美国国家科学基金会委托的一份报告建议将该机构对望远镜的资助从 2007 年的 1050 万美元减少到 2011 年的 400 万美元之后。目前每年 820 万美元的拨款是一种妥协。而且,天文台在当前的危机中并不孤单。西弗吉尼亚州的绿岸望远镜、遍布全国的甚长基线阵列以及亚利桑那州基特峰的几架较旧的望远镜,都陷入了类似的预算泥潭,在美国国家科学基金会决定切断其资金来源后,正试图制定新的私人合作伙伴关系(在美国国家科学基金会的协助下)。根据《悉尼先驱晨报》获得的文件和电子邮件,澳大利亚的帕克斯射电望远镜也面临着类似的资金短缺。《先驱报》称,“可能的建议”是,帕克斯天文台和另一家澳大利亚机构“通过收取望远镜设施的使用费来筹集外部资金”。绿岸、阿雷西博和帕克斯是世界上最强大的三座射电望远镜——历史上一直向成功提交使用申请的科学家开放——而政府方面的财政问题可能会导致它们最终关闭,或者投入私人利益集团的怀抱,届时谁出钱,谁就可以选择做什么类型的科学研究。

阿雷西博天文台目前用于射电天文学、空间和大气科学以及彗星、小行星和行星的雷达研究。倡导者表示,这些领域充满了潜力,天文台未来可能会有许多激动人心的发现。威斯康星大学密尔沃基分校的天文学家泽维尔·西门子对使用阿雷西博天文台探测来自超大质量黑洞的引力波——时空中的涟漪——的可能性感到特别兴奋。由于阿雷西博天文台是世界上最大的、最灵敏的单碟射电望远镜,它是探测脉冲星的最佳仪器之一,脉冲星是已死亡的、曾经巨大的恒星的快速旋转残骸。像西门子这样的科学家目前使用阿雷西博天文台和同样面临威胁的绿岸望远镜来寻找和监测脉冲星网络,他们希望这将有助于探测引力波。

他说,如果没有阿雷西博天文台,这项搜索将受到严重影响。尽管激光干涉引力波天文台 (LIGO) 在 2 月宣布首次探测到引力波,引起了广泛关注,并将继续运行,但它捕获的波与阿雷西博天文台等脉冲星研究捕获的波不同。“真正让我感到惊讶的是,在发现引力波之后,美国国家科学基金会将关闭世界上最灵敏的射电望远镜,并阻碍探测——在未来几年内我们可以打开的唯一另一个引力波窗口的开启,”他说。“这真是太离奇了。”

这可能很离奇,但豪厄尔认为这也是现实的。“我担心美国国家科学基金会已经集体决定将其资助减少到远低于目前每年约 800 万美元的水平,甚至可能完全取消资助,”豪厄尔说。“我认为,在取得了如此多年的科学成就之后,当只需要很少的资金就能继续保持生产力时,这真是一种尴尬。”

迈克尔·诺兰现在在月球与行星实验室 (LPL) 工作,他曾在阿雷西博天文台工作了 20 年,并在 2008 年至 2011 年担任主任。他声称,天文台过去在高层有更好的朋友,特别是在美国国家科学基金会的大气和地球空间科学部。“两位主要倡导者现在都退休了,看来他们的声音也消失了,”他说。“天文学部长期以来似乎更像是管理者,而不是倡导者,当然,我并不了解他们的内部讨论。”

诺兰认为,尽管美国国家科学基金会的审议尚未导致完全或根本不撤回对天文台的支持的决定,但对可能不可避免的事情的拖延对望远镜没有任何好处。阿雷西博天文台的负责人无法要求新的潜在捐助者弥补具体的资金缺口,因为他们不知道美国国家科学基金会是否会减少援助,以及减少多少。回顾他在阿雷西博天文台的任期,以及即使在当时它也经常处于危险之中,诺兰希望该设施不必如此频繁地从悬崖边被拯救回来:“你知道《超人总动员》里的那句台词吗?”他问道。“‘有时候我只是希望它能一直被拯救,你知道吗?哪怕只是一小会儿。’”

除了其科学意义之外,阿雷西博天文台还在社区中发挥着具体、脚踏实地的作用。农村设施周围存在着一种经济,它为当地居民提供就业机会,并为该地区注入了带来现金的游客——包括旅游和科学方面的游客。环境报告还将评估这些人为影响。如果美国国家科学基金会确实决定收紧钱袋子,并且没有其他组织站出来填补空白,那么后果将波及科学界和社会、空间和时间。“如果阿雷西博天文台因为美国国家科学基金会有其他优先事项而不得不关闭,那么当我们幡然醒悟时,或者如果我们幡然醒悟时,也不可能很快将其恢复,”月球与行星实验室的豪厄尔说。她和许多科学家都会同意,一个空荡荡的阿雷西博天文台将——正如朱迪·福斯特在《超时空接触》中所说——是“对空间的巨大浪费”。

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