阿雷西博天文台

阿雷西博天文台是波多黎各阿雷西博市的一个射电望远镜。截至2018年，根据与美国国家科学基金会(NSF)的合作协议，该天文台由中佛罗里达大学、杨企业和Umet运营。[3][4]天文台是国家天文和电离层中心(NAIC)的唯一设施，NAIC是天文台的正式名称。[5]从20世纪60年代建造到2011年，天文台一直由康奈尔大学管理。

从1963年竣工到2016年7月中国500米口径球面望远镜(FAST)竣工，50多年来，阿雷西博天文台1000英尺(305米)射电望远镜一直是世界上最大的单口径望远镜。它用于三个主要研究领域：射电天文学、大气科学和雷达天文学。想要使用天文台的科学家提交的建议由一个独立的科学委员会评估。

天文台曾出现在电影、游戏和电视作品中，1999年开始为SETI@HOME项目收集数据时，获得了更多的认可。从2008年开始，它已被列入美国国家历史名胜名录。[2][6]这是美国国家公园管理局2008年10月3日每周名单上的特色名单。[7]该中心在2001年被命名为IEEE里程碑。[8]它有一个兼职开放的游客中心。[9]。

2017年9月21日，与飓风玛丽亚相关的强风导致430兆赫的线路馈电破裂并坠落在主要碟子上，损坏了3.8万块铝板中的约30块。大多数阿雷西博观测没有使用线路馈送，而是依赖于位于穹顶的馈送和接收器。总体而言，玛丽亚造成的损害微乎其微。[10][11][12][13]。

主要的收集盘直径305米(1000英尺)，建在岩溶天坑留下的凹陷内。[14]碟面由38,778块穿孔铝板制成，每个大约3乘6英尺(1乘2米)，由钢缆网支撑。下面的地面是可以接近的，并支持耐荫的植被。[15]。

天文台有4个雷达发射机，2380兆赫有效各向同性辐射功率20兆瓦(连续)，430兆赫有效各向同性辐射功率2.5兆瓦(脉冲峰值)，47兆赫有效各向同性辐射功率300兆瓦，8兆赫有效各向同性辐射功率6兆瓦。

反射器是球面反射器，不是抛物面反射器。为了瞄准该设备，移动接收器以截获半径为270米(870英尺)的球形碟面从不同方向反射的信号。[16]当接收器偏离焦点时，抛物面反射镜会有变化的散光，但球面反射镜的误差在各个方向上都是均匀的。

接收器位于一个900吨的平台上，由18根电缆悬挂在盘子上方150米(492英尺)，其中三座钢筋混凝土塔，一座111米(365英尺)高，另外两座81米(265英尺)高，顶部放置在相同的高度。该平台有一条旋转的弓形轨道，长93米(305英尺)，被称为方位臂，承载着接收天线以及第二和第三反射器。这使得望远镜可以在40度的能见度锥体内观测到任何天空区域，这些能见度都在局部天顶附近(赤纬-1度到38度之间)。波多黎各靠近北回归线的位置允许阿雷西博在其轨道的北半部观察太阳系中的行星。到达土星以外物体的往返光时间比望远镜可以跟踪天体位置的2.6小时时间要长，这使得雷达无法观测到更远的物体。

天文台的起源可以追溯到20世纪50年代末，作为新成立的ARPA反弹道导弹(ABM)保护伞-防御者项目(Project Defender)的一部分，开发反弹道导弹(ABM)防御系统的努力。即使在这个早期阶段，很明显，在成功攻击弹头所需的远程范围内，雷达诱饵的使用将是一个严重的问题，射程约为1000英里(1600公里)。[17][18]。

在许多防御者项目中，有几项研究是基于这样的概念，即当核弹头仍在高层大气中时，重新进入核弹头将产生独特的物理特征。众所周知，高温、高速的物体会导致反射雷达波的大气层电离，而且看起来弹头的特征与诱饵足够不同，以至于探测器可以直接识别弹头，或者提供额外的信息，使操作员能够将传统的跟踪雷达聚焦在弹头返回的单次信号上。[17][18]。

虽然这一概念似乎为追踪问题提供了解决办法，但几乎没有关于再入物理或对电离层上层正常组成的深刻理解的信息。ARPA开始同时解决这两个问题。为了更好地了解弹头的雷达回波，夸贾林环礁上建造了几台雷达，而阿雷西博则出于了解电离层F层的双重目的，同时还建造了一个通用的科学无线电天文台。[17][18]。

天文台建于1960年中期至1963年11月之间。康奈尔大学的威廉·E·戈登监督了它的设计，他打算用它来研究地球的电离层。[19][20][21][22]他被波多黎各喀斯特地区的天坑所吸引，这些天坑为一个非常大的菜肴提供了完美的洞穴。[23][24][25]最初设想的是固定抛物面反射器，指向固定方向，带有150米(492英尺)的塔楼以将设备固定在焦点上。这种设计将限制其在其他研究领域的使用，如雷达天文学、射电天文学和大气科学，这些领域要求能够指向天空中的不同位置，并在地球自转时对这些位置进行较长时间的跟踪。高级研究计划局(ARPA)的沃德·洛(Ward Low)指出了这一缺陷，并让戈登与位于马萨诸塞州波士顿的空军剑桥研究实验室(AFCRL)取得了联系，在那里，由菲尔·布莱克史密斯(Phil Blacksmith)领导的一个小组正在研究球面反射器，另一个小组正在研究无线电波在高层大气中和通过高层大气的传播。康奈尔大学在1958年中期向ARPA提出了这个项目，AFCRL和大学在1959年11月签署了一份合同。康奈尔大学(Cornell University)和扎卡里·西尔斯(Zachary Sears)发表了一份征求建议书(RFP)，要求设计一种支持沿固定反射器上方435英尺(133米)球面移动的馈源。RFP建议在中心放置一个三脚架或一座塔来支撑饲料。在康奈尔大学宣布天线设计和建造项目的当天，戈登还设想了一座435英尺(133米)的塔，中心位于1000英尺(305米)的反射器中，以支持馈电。[26][27][28]。

乔治·多杜拉基斯(George Doundoulakis)和扎卡里·西尔斯(Zachary Sears)在纽约花园城的通用青铜公司(General Bronze Corporation)指导研究，扎卡里·西尔斯(Zachary Sears)在纽约数字B&A；E公司(Digital B&；E Corporation)负责内部设计。他们收到了康奈尔大学(Cornell University)的天线设计RFP，并与他的兄弟、土木工程师赫利亚斯·多多拉基斯(Helias Doundoulakis)研究了暂停馈送的。George Doundoulakis发现了塔架或三脚架在中心(反射器最重要的区域)周围会出现的问题，并通过悬挂馈送设计了一个更好的设计。[20][19]他向康奈尔大学提交了他的建议，即用四根电缆悬挂在反射器上方的四座塔楼上的甜甜圈或环状桁架，沿其边缘有一条用于方位桁架定位的轨道。第二个桁架以弧形或拱形的形式悬挂在下面，它将在铁轨上旋转360度。弧形也有轨道，在其上支持饲料的单位将移动饲料的海拔位置。为了稳定，配重将与饲料对称相反地移动，如果飓风来袭，整个饲料可以升降。Helias Doundoulakis设计了缆索悬挂系统，并最终被采用。虽然目前的配置与乔治和赫莉亚斯·多杜拉基斯的原始图纸基本相同(虽然有三座塔，而不是原始专利中画的最初的四座塔)，但美国专利局授予赫莉亚斯·多杜拉基斯兄弟创新创意的专利。该专利的另外两名受让人是朋友威廉

天文台取得了许多科学发现。1964年4月7日，在水星开始运行后不久，戈登·佩滕吉尔的团队利用它来确定水星的自转周期并不像以前认为的那样是88天，而是只有59天。[31]1968年，Lovelace等人发现了蟹状脉冲星的周期性(33毫秒)，为中子星的存在提供了第一个确凿的证据。[32]1974年，Hulse和Taylor发现了第一颗双星脉冲星PSR B1913+16，[33]这一成就后来获得了诺贝尔物理学奖。1982年，第一颗毫秒脉冲星PSRB1937+21由Donald C.Backer、Shrinivas Kulkarni、Carl Heiles、Michael Davis和Miller Goss发现。[34]该天体每秒自转642次，在2005年发现PSR J1748-2446ad之前，它被确认为自转最快的脉冲星。

1989年8月，天文台历史上首次直接拍摄到一颗小行星：4769颗卡斯塔利亚小行星。[35]次年，波兰天文学家Aleksander Wolszczzan发现了脉冲星PSRB1257+12，这使他后来发现了它的三颗轨道行星。[36]这是第一批发现的太阳系外行星。1994年，约翰·哈蒙(John Harmon)使用阿雷西博射电望远镜绘制了水星极地地区的冰分布图。[37]。

2008年1月，天文台对遥远的星暴星系Arp220的射电光谱测量报告发现了益生菌分子甲胺和氰化氢。[38][38]。

从2010年1月到2011年2月，美国天文学家马修·布赖特和亚历克桑德·沃尔什克赞探测到T6.5棕矮星J10475385+2124234的射电辐射爆发。这是第一次探测到T型矮星的射电发射，它的大气中有甲烷吸收线。它也是观测到射电发射的最冷的棕矮星(温度约为900K)。高极化和高能量的射电爆发表明，该天体具有1.7公斤强度的磁场和类似于木星和太阳的磁活动。[39][font=宋体]。

1974年，试图与潜在的地外生命交流的阿雷西博信息从射电望远镜传送到了大约25,000光年外的球状星团梅西耶13号(Messier 13)。[40]1和0的1,679位模式定义了23×73像素的位图图像，该图像包括数字、条形图、化学公式和望远镜的粗略图像。[41][font=宋体]。

搜索地外智能(SETI)[42]是对地外生命或先进技术的搜索。SETI的目标是通过扫描天空寻找来自我们银河系其他地方的智能文明的信息，来回答这个问题&我们在宇宙中是孤独的吗？相比之下，METI(向地外智能发送信息)指的是通过传输信息进行主动搜索。

阿雷西博是由加州大学伯克利分校空间科学实验室提出的SETI@HOME和AstroPulse分布式计算项目的数据来源，并用于SETI研究所的凤凰观测项目。[43]爱因斯坦家庭分布式计算项目已经在阿雷西博数据中发现了20多颗脉冲星。[44][44]。

阿雷西博的地面空气力学实验包括由美国国家航空航天局(NASA)支持的科基2号(Coqui 2)实验。该望远镜最初也有军事情报用途，包括通过探测苏联雷达设施从月球反弹的信号来定位它们。[45][45]

有限的业余无线电操作已经发生，使用月球反弹或地球-月球-地球通信，在这种通信中，针对月球的无线电信号被反射回地球。其中第一次行动是在1964年6月13日至14日，使用的是KP4BPZ。在144和432兆赫上进行了大约12次双向接触。1965年7月3日和7月24日，KP4BPZ在432兆赫上再次被激活，在有限的可用时间段内，在432兆赫上进行了大约30次接触。在这些测试中，一个非常宽频带的仪表记录器捕获了很大一部分接收带宽，使得后来能够验证其他业余站呼号。这些不是双向接触。2010年4月16日至18日，阿雷西博业余无线电俱乐部KP4AO再次使用该天线进行了月球弹跳活动。[46]2013年11月10日，KP4AO阿雷西博业余无线电俱乐部在没有使用主碟形天线的情况下，在14.250 MHz单边带上进行了为期7小时的50年纪念活动。

自20世纪70年代初以来，阿雷西博天文台一直得到NSF(国家科学基金会天文科学和大气科学部)的支持，并得到美国国家航空航天局(NASA)的逐步支持，用于操作行星雷达。[47]2001至2006年间，美国航天局减少了对行星雷达的支持，[48]但在2010财年恢复并增加了资金。

2006年11月3日公布的一份由NSF天文科学部发布的报告建议大幅减少对阿雷西博天文台的天文资金，从2007年的1050万美元减少到2011年的400万美元。[49]如果无法获得其他资金来源，天文台将被迫关闭。报告还建议将80%的观测时间分配给已经在进行的调查，减少了可用于较小项目的时间。

学者和研究人员的回应是组织起来保护和倡导天文台。他们建立了阿雷西博科学倡导伙伴关系(ASAP)，以促进阿雷西博天文台研究的科学卓越，并宣传其在天文学、宇宙学和行星雷达方面的成就。[51]ASAP'；的目标包括在其直接服务的领域内动员现有对阿雷西博科学的广泛支持基础，即广大科学界；为阿雷西博研究界提供论坛并加强内部交流；宣传阿雷西博在突破性科学方面的潜力；提出在可预见的未来最大限度地发挥其作用的途径，并展示目前利用这一独特仪器开展的科学的广泛影响和深远影响。[51][font=宋体]。

波多黎各政府的捐款可能是帮助填补资金缺口的一种方式，但仍然存在争议和不确定性。在关于可能关闭的市政厅会议上，波多黎各参议院主席肯尼斯·麦克林托克(Kenneth McClintock)宣布，在2008财年，当地将初步拨款300万美元，用于资助一个重大维护项目，将支持天线平台的三根支柱恢复到原来的状态，等待下一次债券发行。[52]2007年11月14日，在阿尼巴尔·阿塞维多·比拉召集的特别会议的第一天，波多黎各参议院批准了这项拨款为300万美元的债券授权。[53]波多黎各众议院于2008年6月30日重复了这一行动。波多黎各州长在2008年8月签署了这项措施，使之成为法律。[54]这些资金是在2009年下半年提供的。

在2007年9月19日发表的一封信中，美国众议院拨款委员会成员何塞·恩里克·塞拉诺(JoséEnrique Serrano)要求国家科学基金会保持阿雷西博的运营。[55][font=宋体]。

与9月19日信件类似的措辞被纳入2008财年综合支出法案。2007年10月，波多黎各当时的常驻专员路易斯·福图尼奥(Luis Fortuño)和达纳·罗拉巴赫(Dana Rohrabacher)一起提交了立法，以确保这座著名的天文台继续运营。[56]2008年4月，纽约州初级参议员希拉里·克林顿(Hillary Clinton)向美国参议院提交了一项类似的法案。[57][font=宋体]。

2007年9月，在给研究人员的一封公开信中，NSF澄清了NAIC的预算状况，称目前的计划可能会达到有针对性的预算修订。[58]没有提到私人资金。然而，如果它的预算目标达不到，国家科学基金会正在进行研究，以封存或拆除天文台，使其恢复到其自然环境。

2007年11月，行星协会敦促美国国会防止阿雷西博天文台因资金不足而关闭，因为它的雷达对预测小行星撞击地球的准确性有很大贡献。[59]行星协会认为，如果有必要，天文台的持续运行将降低缓解(即近地小行星撞击地球时的偏转)的成本。

同样在那一年的11月，“纽约时报”描述了该工地预算削减的后果。[60]2008年7月，英国报纸《每日电讯报》报道，由于联邦预算削减，资金危机依然存在。[61][61]。

SETI@HOME计划使用望远镜作为外星人研究的主要来源。该项目敦促人们给他们的政治代表写一封信，支持联邦政府对天文台的全额资助。[62][中英文对照]。

NAIC从2009年美国复苏和再投资法案中获得了310万美元。这是用于基本的维护，第二个，小得多的天线，用于超长基线干涉测量，行星雷达系统的新速调管放大器，以及学生培训。[63]此分配为。

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