波多黎各阿雷西博天文台的巨型電波望遠鏡於 2020 年 12 月遭遇災難性故障。 圖片來源:Walter Bibikow/DigitalVision/Getty Images
一份新報告稱,波多黎各一座巨大電波望遠鏡發出的強大電磁輻射可能會快速造成結構損壞,導致儀器在 2020 年崩潰。
半個多世紀以來,1000 英尺寬的望遠鏡是一個坐落在鬱鬱蔥蔥的山谷中的巨大碗,是地球上領先的無線電發射機。該設施透過研究推進了天文學的發展,, 和,以及尋找來自潛在外星文明的訊號。該望遠鏡甚至因在科幻電影中客串而獲得了眾所周知的 15 分鐘名聲接觸,由茱蒂佛斯特主演,以及詹姆士龐德大片,黃金眼。
2020 年 12 月 1 日,一個重達 900 噸的平台和懸掛在接收器上方的四層圓頂二次反射器從 400 多英尺處墜落,撞向主天線。事件中沒有人員受傷,但擁有該望遠鏡的美國國家科學基金會決定不再重建該天文台,這讓全球依賴該天文台進行研究的天文學家的希望破滅了。
先前對這場災難的調查將結構失效歸因於緩慢的“鋅蠕變”,即鋅在張力下隨著時間的推移而變形的趨勢。充滿鋅的插座錨定了一組電纜,將主平台固定在反射盤上方。漸漸地,鋅失去了它的抓力,幾根支撐線滑了出來。
但阿雷西博天文台的倒塌與以前發生過的任何事情都不一樣。這被認為是第一個有記錄的長期鋅失效的案例,鋅在低於插座正常強度一半的負載下變形。
“令人困惑的問題是,’為什麼在這樣的負載下鋅會發生過度蠕變?’負責研究望遠鏡崩潰原因的美國國家科學、工程和醫學委員會主席羅傑·L·麥卡錫 (Roger L. McCarthy) 表示,在一個多世紀以來鋅熔煉插座的廣泛成功使用中從未報道過這樣的故障。在事件報告中。
鳥瞰圖顯示了阿雷西博望遠鏡在 2020 年 12 月 1 日災難性倒塌後受到的損壞。 圖片來源:里卡多·阿杜恩戈/法新社/蓋蒂圖片社
美國國家科學院最近發布98頁報告很大程度上同意先前對導致倒塌的事件順序的法醫分析,包括由2021年。
可混搭光速
但新報告批評其他調查沒有包括先前觀察到的導致該事件的現場故障模式,也沒有提供解釋。該委員會聲稱存在結構工程師沒有註意到的警告信號。
麥卡錫工程公司的創始人兼所有者麥卡錫將這起事故稱為「現代最廣為人知、最令人困惑的失敗之一」。
據委員會稱,損害始於距離崩潰已經過去三年多了。 2017 年風暴過後,檢查人員發現了「大規模且漸進式」的電纜拔出情況。委員會表示,這些發現應該促使立即進行修復,但檢查人員沒有考慮損壞進展的速度。
“……現代最廣為人知、最令人困惑的失敗之一。”
2020 年 8 月,也就是倒塌前大約四個月,一條輔助電纜斷裂,導致碟形天線上出現 100 英尺長的切口,並損壞了懸掛平台。問題愈演愈烈,那年 11 月,一條主電纜斷裂。就在整個望遠鏡崩潰前 12 天,美國國家科學基金會宣布將關閉該設施,因為其年久失修的危險狀態。
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最初,該望遠鏡是國防部於 20 世紀 60 年代建造的,旨在幫助開發反彈道飛彈防禦系統。後來,兩位科學家贏得了諾貝爾獎1993年因使用望遠鏡觀察到一種新型物體而獲得物理學博士學位脈衝星,超新星爆發後留下的快速旋轉的死星核心。這項發現為研究引力提供了一個新的「太空實驗室」。
儘管位於加勒比海,望遠鏡地處危險,但在運行 57 年的過程中,它經歷了多次颶風,沒有出現任何問題。
該委員會認為,來自阿雷西博望遠鏡本身的電磁波可能加速了鋅的變形。電塑性是電流通過材料時發生的現象,導致材料變得更柔韌並失去原來的形狀。
在 1989 年的檔案照片中,一名技術人員正在檢查懸掛在阿雷西博望遠鏡上方約 450 英尺高空的平台上的電纜。 圖片來源:Roger Ressmeyer / Corbis / VCG via Getty Images
主題專家小組建議基金會將現場剩餘的插座和電纜提供給研究界,以研究這個假設,以獲得確鑿的證據。
「不幸的是,沒有足夠的數據來證明我們的解釋,」麥卡錫在聲明中說。 “根據我們現有的數據,這只是最合理的假設。”
現在幫助阿雷西博已經太晚了。該基金會不是重建天文台,而是資助新的科學、技術、工程和數學教育中心在現場。但了解發生的事情可以防止將來對其他設施造成類似的損害。