波多黎各阿雷西博天文台的巨型射电望远镜于 2020 年 12 月遭遇灾难性故障。 图片来源:Walter Bibikow/DigitalVision/Getty Images
一份新报告称,波多黎各一座巨大射电望远镜发出的强大电磁辐射可能会快速造成结构损坏,导致该仪器在 2020 年崩溃。
半个多世纪以来,1000 英尺宽的望远镜是一个坐落在郁郁葱葱的山谷中的巨大碗,是地球上领先的无线电发射机。该设施通过研究推进了天文学的发展,, 和,以及寻找来自潜在外星文明的信号。该望远镜甚至因在科幻电影中客串而获得了众所周知的 15 分钟名声接触,由朱迪·福斯特主演,以及詹姆斯·邦德大片,黄金眼。
2020 年 12 月 1 日,一个重达 900 吨的平台和悬挂在接收器上方的四层圆顶二次反射器从 400 多英尺处坠落,撞向主天线。事件中没有人员受伤,但拥有该望远镜的美国国家科学基金会决定不再重建该天文台,这让全球依赖该天文台进行研究的天文学家的希望破灭了。
此前对这场灾难的调查将结构失效归因于缓慢的“锌蠕变”,即锌在张力下随着时间的推移而变形的趋势。充满锌的插座锚定了一组电缆,将主平台固定在反射盘上方。渐渐地,锌失去了它的抓力,几根支撑线滑了出来。
但阿雷西博天文台的倒塌与以前发生过的任何事情都不一样。这被认为是第一个有记录的长期锌失效的案例,锌在低于插座正常强度一半的负载下变形。
“令人困惑的问题是,‘为什么在这样的负载下锌会发生过度蠕变?’负责研究望远镜崩溃原因的美国国家科学、工程和医学委员会主席罗杰·L·麦卡锡 (Roger L. McCarthy) 表示,在一个多世纪以来锌熔炼插座的广泛成功使用中从未报道过这样的故障。在事件报告中。
鸟瞰图显示了阿雷西博望远镜在 2020 年 12 月 1 日发生灾难性倒塌后受到的损坏。 图片来源:里卡多·阿杜恩戈/法新社/盖蒂图片社
美国国家科学院最近发布98页报告很大程度上同意之前对导致倒塌的事件顺序的法医分析,包括由2021年。
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但新报告批评其他调查没有包括先前观察到的导致该事件的现场故障模式,也没有提供解释。该委员会声称存在结构工程师没有注意到的警告信号。
麦卡锡工程公司的创始人兼所有者麦卡锡将这次事故称为“现代最广为人知、最令人困惑的失败之一”。
据委员会称,损害始于距离崩溃已经过去三年多了。 2017 年风暴过后,检查人员发现了“大规模且渐进式”的电缆拔出情况。委员会表示,这些发现应该促使立即进行修复,但检查人员没有考虑损坏进展的速度。
“……现代最广为人知、最令人困惑的失败之一。”
2020 年 8 月,也就是倒塌前大约四个月,一根辅助电缆断裂,导致碟形天线上出现 100 英尺长的切口,并损坏了悬挂平台。问题愈演愈烈,那年 11 月,一条主电缆断裂。就在整个望远镜崩溃前 12 天,美国国家科学基金会宣布将关闭该设施,因为其年久失修的危险状态。
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最初,该望远镜是国防部于 20 世纪 60 年代建造的,旨在帮助开发反弹道导弹防御系统。后来,两位科学家赢得了诺贝尔奖1993年因使用望远镜观察到一种新型物体而获得物理学博士学位脉冲星,超新星爆发后留下的快速旋转的死星核心。这一发现为研究引力提供了一个新的“太空实验室”。
尽管地处加勒比海,该望远镜地处危险,但在运行 57 年的过程中,它经历了多次飓风,没有出现任何问题。
该委员会认为,来自阿雷西博望远镜本身的电磁波可能加速了锌的变形。电塑性是电流通过材料时发生的一种现象,导致材料变得更加柔韧并失去原来的形状。
在 1989 年的档案照片中,一名技术人员正在检查悬挂在阿雷西博望远镜上方约 450 英尺高空的平台上的电缆。 图片来源:Roger Ressmeyer / Corbis / VCG via Getty Images
主题专家小组建议基金会将现场剩余的插座和电缆提供给研究界,以研究这一假设,以获取确凿的证据。
“不幸的是,没有足够的数据来证明我们的解释,”麦卡锡在一份声明中说。 “根据我们现有的数据,这只是最合理的假设。”
现在帮助阿雷西博已经太晚了。该基金会不是重建天文台,而是资助新的科学、技术、工程和数学教育中心在现场。但了解发生的事情可以防止将来对其他设施造成类似的损害。