رادیوتلسکوپ مشهور آرسیبو فروریخت

یکی از شاخص‌ترین تلسکوپ‌های تاریخ نجوم مدرن – تلسکوپ رادیویی آرسیبو – سرانجام با وجود تلاش‌های بنیاد ملی علوم ایالات متحده برای نجاتش فروریخت و برای همیشه از بین رفت.

Ricardo ARDUENGO / AFP تلسکوپ رادیویی آرسیبو پس از فرو ریختن. عکس از

روز اول دسامبر / ۱۱ آذر، تلسکوپ رادیویی آرسیبو، واقع در منطقه‌ای به همین نام در جزیره‌ پورتوریکو که چندی قبل دچار خرابی شده بود فروریخت.

پیش تر، بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF) در روز پنجشنبه ۲۹ آبان، تصمیم نهایی خود را مبنی بر بازنشستگی این تلسکوپ‌ اعلام کرده بود. این تصمیم در پی بروز صدماتی به تلسکوپ طی اواسط تابستان امسال و به منظور پیشگیری از فروریزش تأسیسات آن اتخاذ شد تا در طول چند هفته اقدامات عاجلی جهت اوراق کردن تلسکوپ و رفع مخاطرات جانی ناشی از فروریزش غیرمنتظره‌‌ آن صورت بپذیرد. اما اجل مهلت نداد و این تلسکوپ ۵۷ساله صبح یازدهم آذرماه به وقت محلی بر روی خودش فروریخت.

رادیوتلسکوپ آرسیبو در طول عمر ۵۷ ساله‌ خود متولیان متعددی داشته که آخرین‌شان دانشگاه فلوریدای مرکزی بود که از سال ۲۰۱۸  مدیریت آن را به عهده گرفت. این تلسکوپ تا سال ۲۰۱۶ و افتتاح رادیوتلسکوپ ۵۰۰ متری چین، برای بالغ بر ۵۳ سال عنوان بزرگ‌ترین تلسکوپ تک‌بشقابی جهان را یدک می‌کشید (نگاه کنید به تکمیل ساخت بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی تک‌بشقابی جهان). این بشقاب غول‌آسا به قطر ۳۰۵ متر و متشکل از ۳۸ هزار و ۷۸۸ پنل بازتابنده‌ آلومینیومی، در بستر یک فرورفتگی طبیعی مستقر شده است و مساحتی معادل ۲۶ زمین فوتبال را اشغال می‌کند. گیرنده‌ی ۹۰۰ تُنی این بشقاب نیز در ارتقاع ۱۳۷ متری از زمین، از طریق سه دکل غول‌آسا (یکی به ارتفاع ۱۱۱ متر و دو دکل دیگر به ارتفاع ۸۱ متر) با ۱۲ کابل ضخیم در خط کانونی این بشقاب معلق نگه داشته شده است.

دورنمایی از رصدخانه آرسیبو به همراه شکاف ناشی از سقوط یکی از کابل‌ها بر بشقاب اصلی / منبع: رصدخانه آرسیبو، دانشگاه فلوریدای مرکزی

آرسیبو تا به‌حال دو به‌روزرسانی گسترده را، یکی در دهه ۱۹۷۰ و دیگری در دهه ۱۹۹۰ تجربه کرد، که این به‌روزرسانی‌ها به ارتقای توان تفکیک تلسکوپ و دامنه‌ گیرندگی آن در امواج رادیویی انجامید. افزایش ۳۰۰ تُنی وزن گیرنده در پی این به‌روزرسانی‌ها، با ضرورت افزودن کابل‌هایی کمکی همراه بود.

اما در دهم اوت سال میلادی جاری، یکی از این کابل‌های کمکی به طرز غیرمنتظره‌ای از جا دررفت و مسئولین تلسکوپ را به بررسی دقیق قدرت نگه‌دارندگی سایر کابل‌ها واداشت. تصویربرداری‌های پهبادی از کابل‌های اصلی و کمکی مشخص ساخت که بخش قابل‌توجهی از ۱۶۰ سیم باریکی که به شکل هرکدام از این کابل‌ها درهم‌تنیده‌اند از میان رفته یا در شرف پاره شدن هستند. دلیل این فرسودگی می‌توانسته وقوع چندین نوبت زمین‌لرزه و طوفان سهمگین در منطقه، و همچنین ده‌ها سال قرارگیری این کابل‌ها در معرض رطوبت دائمی جزیره‌ی پورتوریکو باشد.

تصویر نمای نزدیک از کابل‌های نگه‌دارنده‌ی گیرنده تلسکوپ، به اتفاق یک کابل سقوط‌کرده که به وضوح می‌توان اثرات فرسودگی را بر آن مشاهده کرد / منبع: رصدخانه آرسیبو، دانشگاه فلوریدای مرکزی

در شرایطی که مسئولین تلسکوپ درصدد تخصیص بودجه‌ای برای سومین به‌روزرسانی این تأسیسات بودند، طولی نکشید که در ۷ نوامبر، یکی از کابل‌های اصلی نگه‌دارنده گیرنده نیز از جا دررفت و خطر سقوط غیرمنتظره‌ی این سازه‌ ۹۰۰ تنی (و به تبع آن دکل‌های غول‌آسای تلسکوپ) و آسیب به ساختمان‌های پیرامون را مطرح ساخت. در این شرایط، چاره‌ای نماند الا اعزام مهندسین خبره به منطقه تا امکان اوراق کنترل‌شده‌ تلسکوپ را پیش از فروریزش احتمالی آن بررسی کنند.

با اتمام این بررسی‌ها و طرح راهکارهایی مبتنی بر استفاده از هلیکوپتر و حتی انفجارهای کنترل‌شده برای اوراق کرده سازه، بنیاد ملی علوم آمریکا تصمیم نهایی خود را مبنی بر بازنشستگی ناگزیر آرسیبو اعلام کرد.

تاریخ پرفراز و نشیب

رادیوتلسکوپ آرسیبو از دل یک بلندپروازی نظامی توسط نیروی هوایی ارتش ایالات متحده متولد شد. در اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰، خطر حملات هسته‌ای از طریق موشک‌های بالستیک چنان پررنگ می‌نمود که آمریکا درصدد طراحی یک سیستم دفاع ضدموشکی پیشرفته برآمد. از آنجاکه یکی از متداول‌ترین شیوه‌های بروز اختلال در گیرنده‌های راداری دشمن حین حملات موشکی، ایجاد ابری از براده‌های فلزی در اطراف موشک است، احتیاج بود تا به روشی اساسی‌تر از رادارهای معمولی برای تشخیص موشک‌های احتمالی استفاده کرد.

در آن مقطع، خطر این حملات بیشتر از جانب اتحاد جماهیر شوروی مطرح بود که فاصله‌ جغرافیایی نسبتاً قابل توجهی تا خاک آمریکا داشت. همین فاصله موجب می‌شد تا بخشی از مسیر موشک‌های پرتابی از خاک شوروی از طبقات فوقانی جو زمین بگذرد. مطالعات فیزیکدانان آمریکایی بر روی تحولات جو زمین هم نشان داده بود که چنانچه یک جسم داغ و پرسرعت از میان این طبقات فوقانی جو عبور کند، ردی از گاز یونیزه (یا باردار) را در پشت سر خود به جا خواهد گذاشت. از آنجاکه گاز یونیزه نیز امواج راداری را بازتاب می‌کند، انتظار می‌رفت که بتوان از طریق فرستنده‌های راداری غول‌آسا وجود این رد موشکی را در جو زمین، آن‌هم در حالیکه موشک هنوز 1600 کیلومتر تا هدفش فاصله دارد، شناسایی کرد.

اما برای ساخت و تنظیم تأسیسات تشخیصی مستقر در یک سپر دفاع ضدموشکی، نمی‌شد انتظار یک حمله‌ موشکی به عنوان بستری برای آزمایش این تأسیسات را کشید. ابتدا به درک بهتری از فیزیک بازتاب امواج راداری در جو زمین احتیاج بود، و از قضا جو زمین به‌طور طبیعی میزبان لایه‌ای از گازهای یونیزه (موسوم به لایه یونوسفر) است که بررسی این لایه می‌تواند اطلاعات ارزشمندی راجع به ساز و کار بازتاب امواج راداری از محیط یونیزه در اختیار فیزیکدانان قرار بدهد. رادیوتلسکوپ آرسیبو با هدف کسب شناختی بهتر از لایه یونوسفر جو زمین، و کاربردهای احتمالی در سایر حوزه‌های اخترشناسی رادیویی، در سال ۱۹۶۳ افتتاح شد.

طولی نکشید که مدیریت علمی تلسکوپ به بنیاد ملی علوم آمریکا واگذار شد و این نهاد به مدت دهه‌ها بر فعالیت این تلسکوپ و ارتفاء و به‌روزرسانی تأسیسات آن نظارت داشت. در سالیان گذشته نیز بخش بزرگی از این مسئولیت به دانشگاه مرکزی فلوریدا تفویض شده بود.

کشفیات و دستاوردها

آرسیبو نقشی تعیین‌کننده در طیفی از کشفیات مهم نجومی داشت. این تلسکوپ علاوه بر قابلیت رصد امواج رادیویی دریافتی از آسمان، توان شلیک امواج پرقدرت راداری به آسمان و دریافت بازتاب این امواج از اجرامی تا فاصله زحل را داشت. دقت این تلسکوپ، کفاف شنود یک مکالمه تلفنی از سیاره‌ی زهره را می‌داد، و در تصاویر دریافتی از آن در امواج رادیویی نیز می‌شد توان تفکیکی در حد تشخیص یک توپ گلف بر سطح ماه را داشت.

عکس‌های راداری از چرخش سیارک فایتون از دید رصدخانه آرسیبو / منبع: رصدخانه آرسیبو، بنیاد ملی علوم، ناسا

اولین کشف شاخص این تلسکوپ، تعیین مدت‌زمان چرخش سیاره عطارد به دور خودش بود که بر خلاف تصورات پیشین، ۵۹ روز تعیین شد (نه ۸۸ روز که پیش‌تر تصور می‌شد.) با کشف اجرامی موسوم به «تپ‌اختر» در سال ۱۹۶۷، کشف آرسیبو مبنی بر ماهیت مشابه بازمانده‌ یک انفجار ستاره‌ای، ستاره‌شناسان را به قطعیت به این نتیجه رساند که تپ‌اخترها همان «ستارگان نوترونی» یعنی لاشه‌ ستارگان سنگین‌وزن هستند (نگاه کنید به: فانوس‌هایی برای جهان زیرین: نیم‌قرن با تپ‌اخترها).

تپ‌اخترها از اهداف مکرر و تعیین‌کننده رصدهای آرسیبو بودند، به طوریکه ده‌ها سال رصد مستمر یکی از این تپ‌اخترها، به اثبات یکی از جنجالی‌ترین پیش‌بینی‌های نظریه‌ نسبیت عام اینشتین انجامید: امواج گرانشی. جوزف تیلور و راسل هولس در سال ۱۹۷۴ برای اولین بار از طریق تلسکوپ آرسیبو موفق به کشف یک تپ‌اختر دوتایی شدند: یعنی دو تپ‌اختر که به گرد یکدیگر می‌چرخند، و بررسی مستمر مدار و آهنگ تپش همین دو تپ‌اختر در طول چندین دهه بود که به اثبات غیرمستقیم وجود امواج گرانشی انجامید و جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۹۳ را برای این دو فیزیکدان به ارمغان آورد.

در سال ۱۹۸۹، آرسیبو موفق شد اولین عکس مستقیم از یک سیارک را از طریق تصویربرداری راداری صورت بدهد، و کمتر از یک سال بعد هم تیمی به سرپرستی اخترشناس لهستانی الکساندر وُلژان از طریق همین تلسکوپ اولین «سیاره»های فراخورشیدی را در اطراف یک تپ‌اختر تشخیص داد.

همین فهرست کوتاه از کشفیات تعیین‌کننده هم کافی است تا به آرسیبو موقعیتی ممتاز در تاریخ اخترشناسی برسد. اما با این‌حال، عموم مردم اکثراً این رصدخانه را با «پیام آرسیبو» می‌شناسند که در سال ۱۹۷۴ در قالب سیگنالی کمتر از تنها سه دقیقه به سمت یک اجتماع شلوغ از ستارگان (موسوم به خوشه‌ی ستاره‌ای M13) شلیک شد، به این امید که این پیام از جانب هوشمندان زمینی، به سمع و نظر هوشمندان احتمالی فرازمینی برسد. این پیام البته که شأنی نمادین داشت، چراکه خوشه M13 در حدود ۲۵ هزار سال نوری از ما فاصله دارد، و تا موقع رسیدن سیگنال به آن ناحیه، به دلیل حرکت چرحشی کهکشان، سیگنال عملاً به خوشه نخواهد رسید – و حتی با فرض دریافت این سیگنال و ارسال «پاسخی» از جانب هوشمندان فرازمینی، ۲۵ هزار سال دیگر به طول خواهد انجامید تا پاسخ‌شان به دست ما برسد.

از محیط این تلسکوپ همچنین به عنوان لوکیشن فیلمبرداری فیلم‌هایی همچون GoldenEye (محصول ۱۹۹۵)، Species (محصول ۱۹۹۵) و Contact (۱۹۹۷) استفاده شده است.

انتظار می‌رود با بازنشستگی آرسیبو طی ماه‌های آینده، فقط ساختمان بازدیدکنندگان و مرکز روابط عمومی این رصدخانه فعال بماند و به اشاعه تاریخچه پرثمر و پرفراز و نشیب این رصدخانه‌ی تاریخی بپردازد.