近60年来，世界上最具标志性的射电望远镜是一个305米直径的碟形天线，建在一个天然的陥坑中，上方悬挂着一个900吨的接收器。但2020年12月1日，由于支撑其电缆断裂，接收器坠落地面，摧毁了碟形天线。
运营该设施的美国国家科学基金会（NSF）早就意识到了这个老旧天文台的不足之处。事实上，它已经关闭了该天文台并宣布了拆除计划。但它也表示，更换它的巨额成本对于其已不堪重负的预算来说太过高昂。阿雷西博不会有新的望远镜。
这似乎是一个国际偶像的终结——该天文台曾出现在许多电影中，如《异种》、《接触》以及最著名的007系列电影《黄金眼》。
碟片冲刺
但现在，阿雷西博的一群基层员工与望远镜用户有了新的想法。他们说，这次垮塌给过去使用它的研究人员留下了巨大的科学空白。为了解决这个问题，他们合作设计了一个比以往任何时候都更强大、更具成本效益的新设计。中央佛罗里达大学的Anish Roshi及其同事在一项已发表的设计中写道：“我们表明，它的性能超越了所有其他雷达和单碟设施。”
阿雷西博未来天文台的一个选择是用一个单碟来取代旧的305米设计。
但Roshi及其同事认为，一个更具成本效益的方法是创建一个可转向的结构，支撑102个直径13米的小型碟形天线。
这些碟形天线加起来将拥有相当于一个直径130米单碟的收集面积。该团队称他们的设备为下一代阿雷西博望远镜-130（NGAT-130），并已开始合作设计。
其中一个关键挑战是理解结构在移动过程中将如何变形。众所周知，大型射电碟形天线在旋转时会因重力作用而改变形状。只要这种情况不发生在观测过程中，相对容易纠正。
因此，一个重要的目标是弄清楚新结构的变形速率，以及它是否足够缓慢，能够支持天文学家想要进行的观测。为此，Roshi及其同事提议创建一个详细的计算机模型来观察它的行为。然后，他们需要开发电子设备来补偿变形引起的任何指向或聚焦偏差。
另一个问题是许多小型碟形天线之间将如何相互产生电磁作用。这也需要详细的模拟。“我们计划在未来几年内完成这些任务，并鼓励有兴趣的人与我们合作，”团队表示。
尽管该设备直径可达175米，但其科学竞争力将相当于一个300米单碟。而且它将具有非凡的适应性。
多任务处理
其中一个应用将是绘制银河系内外氢原子和分子（如一氧化碳和氨）的射电辐射图。另一个应用是通过监测日冕物质抛射产生的射电辐射来研究太阳。它还可以研究地球的电离层，甚至能够探测威胁地球的小行星。
这一切使其对射电天文学家至关重要，也对行星科学家和大气科学家至关重要。事实上，之前的阿雷西博天文台服务于这三类群体，这就是它如此独特和有用的原因。
但关键问题是，国家科学基金会或其他人是否会为新天文台买单。“我们的初步研究表明，一个尺寸约为146米的NGAT，配备有一百零二个直径13米的碟形天线，可以经济高效地开发出来，”Roshi及其同事表示。
未来需要进行一些重要的游说。如果一切都失败了，总有好莱坞。也许是时候让好莱坞偿还对天文学界的债务，同时为未来的电影贡献一个精彩的新场景了。
参考文献：下一代阿雷西博望远镜：初步研究：arxiv.org/abs/2305.07780
