為眾人創建大型電波望遠鏡形象，阿雷西博望遠鏡的輝煌與終結
如果你看過 007 系列電影與經典的科幻片《接觸未來》，一定對這個場景不陌生：隨著地勢蓋在山谷中的超大碟型天線，上頭懸著大型接收器。沒錯，這就是鼎鼎大名的「阿雷西博電波望遠鏡」（Arecibo Observatory）。
阿雷西博的科學
當然，只當電影場景絕對不是它的建造目標。坐落中美洲加勒比海，屬於美國領土的波多黎各，阿雷西博於 1963 年落成，直到 2016 年中國興建 FAST 電波望遠鏡前，一直是世界最大的單鏡面望遠鏡。依地勢興建的「碟型」天線，阿雷西博只能掃描有限的天空角度，但憑著直徑 305 公尺的天線，對科學也做出許多重要貢獻。
天文學與 SETI
對天文學家來說，阿雷西博無疑是相當好用的電波望遠鏡。太空有許多天體會發射無線電波，從最近的太陽、太陽系內行星、彗星與小行星，到遠方的恆星、星系、星系間塵埃，統統都有因不同物理機制發出無線電波的例子。
1974 年，阿雷西博更發現了「雙波霎」（Binary pulsar），這是兩個相當接近的中子星互相環繞系統。除了相當強的無線電波訊號，強大的重力場，對研究重力的物理學家也提供了劃時代進展。因為這發現，雙波霎研究榮獲 1993 年諾貝爾物理獎。
阿雷西博另一最為人知的計畫，大概就是「搜尋地外文明計劃」（SETI） 了。SETI 計畫是由各種望遠鏡與各種科學方法組成的大型科學計畫，旨在分析並尋找外星發射的文明訊號。阿雷西博的大型天線，使它能接收到最遠 200 光年外的訊號。同時，阿雷西博裝設有電波發射器 （Transmitter），所以也可相反向太空發射地球文明訊號，藉此增加尋找外星文明的機會。
SETI 雖然還沒找到外星人，但協助天文學家接收更多來自宇宙的訊號，並協助了解更多深空天體物理。阿雷西博無疑是 SETI 的主角，持續為地球敞開太空大門。
太空雷達
我們熟悉的雷達通常安裝在軍事設施、機場與氣象局，探測對象也不會離太遠。有沒有想過雷達發射的訊號可打到太空？ 阿雷西博正有這個能力，讓科學家多年來靠它探測可能對地球有危害的「近地天體」（Near-Earth objects，NEOs）。
懸吊在碟型天線上方的「巨球」，是阿雷西博的接收平台 （Receiver platform），可說是阿雷西博的心臟。重達 900 噸的平台，從三方向由繩索固定，可說是個大型吊橋。這是懸掛在空中的實驗室，來自碟型天線的電波反射到平台下方後，經過一連串次反射，聚焦到不同的儀器。
▲ 仰視阿雷西博接收平台。中間的球形圓頂為各式科學儀器擺放處，碟型天線的訊號也在此聚焦。上方支架為移動圓頂的機械與支撐結構。
當阿雷西博當成雷達使用時，藉由平台下方的發射器發射無線電波到太空天體，並接收反射回來的電波。當觀測近地天體時，阿雷西博可精準運用都普勒效應，計算近地天體的形狀、自轉與軌道，最重要的計算它們對地球的威脅有多少。阿雷西博可說是地球的保護網。
▲ 阿雷西博於今年 7 月運用行星雷達，觀測到的近地小行星 2020 NK1。可看到狹長的外型。（Source：UCF）
大氣科學
阿雷西博可不只是天文學家專用，對大氣科學也有很大貢獻。其實興建阿雷西博時，科學家原本打算將碟型天線焦點放在地球電離層，藉此量化研究地球的大氣層。但完工後阿雷西博比原本設計要大許多，焦點也變成接收平台，當然就讓給天文學家研究了。
不過阿雷西博仍有許多研究大氣科學的儀器。藉由平台發射器發射無線電波到電離層，科學家可研究組成、溫度與密度，更可定義地球大氣與太空的邊界。所以阿雷西博的另一個名字叫「國家天文與電離層中心」（National Astronomy and Ionosphere Center，NAIC）。
留與不留？
阿雷西博為科學界做出許多貢獻時，也慢慢衰老。就在 8 月，57 歲的它出現輔助纜線斷裂情況，原本用來支撐接收平台的纜線，打中下方的碟型天線，造成觀測活動中斷。原本科學家希望「換纜」後，阿雷西博可繼續科學觀測，但 11 月初一條主纜線位移鬆脫，讓整個支撐接收平台的結構出現巨大的危機。
此時，科學與天文界開始為了阿雷西博的去留展開激辯。希望它能繼續觀測的天文學家搬出過往輝煌的研究成果，對近地天體的觀測更是相當重要的數據。但現實面看來，維修阿雷西博與更換電纜的工程實在耗時又耗錢，美國政府對 57 歲的中年望遠鏡也失去了興趣，轉而投資更多經費到更新、更有潛力的設備。
阿雷西博的毀滅
終於 11 月 19 日，美國國家科學基金會正式宣布阿雷西博將退役，並分階段拆除有結構問題的支撐纜線與接收平台。
但誰也沒想到，就在 12 月 1 號早上 7 點，一聲轟隆巨響劃破早晨的寧靜。支撐平台的剩餘纜線應聲斷裂，整個接收平台、900 噸重的心臟與一個纜線塔硬生生撞入下方的碟型天線。雖然造成多大破壞還在評估，但照片與影片仍然震驚所有人。
▲ 阿雷西博倒塌時影片。
失去阿雷西博後？
當然，評估這次破壞程度後，衷心希望能有一些輔助設備與儀器活下來，繼續或轉至其他望遠鏡服役。唯一慶幸的是，碟型天線旁邊的控制室、訪客中心與博物館毫髮無傷，倒塌當下也沒有任何人員傷亡。
還要慶幸的是，阿雷西博並不是唯一能監測近地天體的望遠鏡。地表各大天文望遠鏡與各國人造衛星仍然撒下天羅地網，希望盡早偵測到任何對地球有威脅的天體。中國 FAST 計畫與各國未來先進天文望遠鏡，無疑也能勝任阿雷西博各項科學任務。
但更該反省的是，對「高齡」科學計畫與儀器設備，應盡早讓它們退役，還是盡早「升級」？ 如果科研計畫的經費固定，該有多少得致力於「養老」，多少致力於「輔青」？ 種種問題都考驗著握有經費的政府組織與有研究經驗的科學家。
至於你和我，倒可以想一想，科學研究計畫與儀器得來不易，當硬體與人類一樣有生與死時，有沒有及時珍惜？
Arecibo Observatory Returns from Tropical Storm Isaias Lockdown to Track Asteroid for NASA
Gut-wrenching footage documents Arecibo telescope’s collapse
（首圖為阿雷西博空拍圖。碟型天線上方為繩索懸吊的接收平台，右方建築為控制室與訪客中心。圖片來源：阿雷西博天文台）