مهندسي بينهايت: رصدخانه آرسيبو، گوش بزرگ زمين
رصدخانهي آرِسيبو، پس از تلسكوپ كروي با ديافراگم ۵۰۰ متري يا همان FAST، بزرگترين راديو تلسكوپ تكديش جهان به شمار ميرود. رصدخانهي آرِسيبو، بخشي از مركز ملي ستارهشناسي و يونوسفر (NAIC) است كه تحت عنوان يك قرارداد مشترك، توسط بنياد ملي علوم ايالات متحده (NSF) و دانشگاه كُرنل مديريت ميشود. ناسا نيز در كنار اين دو، حمايت مالي و علمي از پروژه دارد و ميتواند از راديو تلسكوپ استفاده كند. اين رصدخانه، يكي از مهمترين مراكز علمي پژوهشي راديو اخترشناسي جهان است و دانشمنداني از سرتاسر دنيا، از اين رصدخانه براي رادار سيارهاي و مطالعهي لايههاي بالايي اتمسفر سيارهها استفاده ميكنند. اين تلسكوپ به صورت ۲۴ ساعته در ۳۶۵ روز سال عملياتي است.
آرِسيبو، يكي از خاصترين رصدخانههاي جهان است. براي پي بردن به اين موضوع كافي است كه به ديش بسيار بزرگ اين رصدخانه و محلي خاصي كه قرار گرفته است، نگاهي بياندازيد. ديش اين راديو تلسكوپ ۱۰۰۰ فوت (۳۰۵ متر) قطر و ۵۱ متر عمق دارد و مساحتي را به اندازهي ۲۰ هكتار پوشش داده است. اين رصدخانه يك شاهكار مهندسي بهشمار ميرود. از انديشه متخصصين علمي، آرِسيبو يك بازتابدهندهي خالص است و همين باعث شده تا اين راديو تلسكوپ خاص باشد. آرِسيبو، بزرگترين آنتن متمركز كنندهي مقعر در جهان است و حساسترين راديو تلسكوپ جهان نيز بهشمار ميرود. دانشمنداني از سرتاسر جهان، از راديو تلسكوپ آرِسيبو بهمنظور انجام راديو اخترشناسي، مطالعه علوم جوي و اخترشناسي راداري استفاده ميكنند.
تاريخچه
تيتر اول روزنامهي نيويورك تايمز در تاريخ ۱۳ مهر ۱۳۳۶ اينگونه شروع شده بود:
اتحاد جماهير شوروي يك ماهواره را به فضا ارسال كرد. اين ماهواره با سرعت ۱۸ هزار مايل بر ساعت به دور زمين گردش ميكند و تاكنون ۴ بار از روي ايالات متحده نيز عبور كرده است!
اتحاد جماهير شوروي ماهواره اسپوتنيك ۱ را به فضا پرتاب كرده بود. اسپوتنيك ۱، ماهوارهاي كروي با بدنهي آلومينيمي بود كه ۵۵ سانتيمتر قطر و ۸۳ كيلوگرم وزن داشت. در تاريخ ۱۲ مهر ۱۳۳۶، اين ماهواره هر ۹۶ دقيقه يكبار، مدار خود را به دور زمين تكميل ميكرد. اين ماهواره صدايي بيب مانند را به زمين ارسال ميكرد كه باعث آزرده خاطر شدن كشورهاي مختلف شده بود. آزرده خاطر شدن كشورها از ماهوارهي اسپوتنيك به اين دليل بود كه روسها افتخار پرتاب اولين ماهوارهي ساخت بشر را بهدست آورده بودند و حالا ميتوانستند موشكهاي هستهاي خود را نيز به سمت ايالات متحده آمريكا پرتاب كنند. از آنجايي كه پرتاب اسپوتنيك ۱ نخستين گام انسان در فضا بهشمار ميرفت؛ بنابراين بسياري اين واقعه را بزرگترين رويداد علمي ناميدند و همين باعث شد ايالات متحده در سالهاي نخست جنگ سرد، بازي را به شوروي واگذار كند.
پس از اين اتفاق، خيلي سريع و بيدرنگ، ارتش ايالات متحده گروهي نظامي متشكل از دانشمندان آلمان نازي سابق كه به آمريكا آمده بودند تشكيل داد. سرپرستي اين گروه خبره بر عهدهي دكتر ورنر ماگنوس ماكسيميليان فرايهر فون براون از دانشمندان عضو اِساِس (گردان حفاظتي آلمان نازي) بود. اين دانشمند برجسته، پدر علم موشكسازي در جهان بود كه پس از جنگ جهاني دوم به همراه تعداد زيادي از دانشمندان آلمان نازي بهصورت مخفيانه و اجباري توسط دولت ترومن، به ايالات متحدهي آمريكا آورده شد. دكتر براون يكي از مهندساني بود كه مستقيماً در طراحي و ساخت راكت بالستيك V2 آلمان نازي نقش داشت. اين افراد چهار ماه پس از پرتاب اسپوتنيك ۱، در تاريخ ۱۱ بهمن ۱۳۳۶، نخستين ماهوارهي ساخت آمريكا به نام اكسپلورر ۱ را از پايگاه فضايي كيپ كاناورال فلوريدا به فضا پرتاب كردند.
پرتاب اسپوتنيك ۱، عامل تحريك آمريكا براي ماجراجوييهاي فضايي
اكسپلورر ۱ بر خلاف اسپوتنيك ۱، با خود يك وسيله به فضا برد و به همين دليل شايد بتوان اين پرتاب را نخستين پرتاب تجاري نيز نامگذاري كرد. اكسپلورر ۱ ماهوارهاي كوچك بود كه ۱۴ كيلوگرم وزن داشت و يك آشكارساز گايگر-مولر را كه توسط دكتر جيمز وَن آلن ساخته شده بود، به فضا برد. هدف از پرتاب آشكارساز گايگر-مولر، تشخيص ذرات پرانرژي در ارتفاعات بالاي اتمسفر زمين بود. اكسپلورر ۱ حين مأموريت خود، نواحي آلوده به ذرات پرانرژي را در اطراف زمين كشف كرد كه بعدها آنها را كمربندهاي تابشي وَن آلن ناميدند.
يكي ديگر از اتفاقاتي كه پس از پرتاب اسپوتنيك ۱ رخ داد، تشكيل ادارهي كل هوانوردي و فضايي آمريكا يا به اختصار ناسا، در مهرماه سال ۱۳۳۷ بود. آمريكاييها اكنون خطر شوروي را بهخوبي حس ميكردند و ميدانستند كه آنها دست به هر كاري ميزنند تا كمونيسم را بر جهان حكمفرما كنند؛ بنابراين خطر يك حملهي اتمي از جانب شوروي، آمريكا را تهديد ميكرد. ناسا اكنون تشكيل شده بود تا با تهديدهاي فضايي شوروي مقابله كند؛ بنابراين در ابتدا يك سازمان نظامي بهشمار ميرفت. پس از تشكيل ناسا، وزارت دفاع آمريكا يك سازمان جديد را به نام آژانس پروژههاي پژوهشي پيشرفته يا به اختصار آرپا (ARPA) ايجاد كرد. آرپا يك سازمان فضايي-نظامي بود كه وظيفهي پژوهش روي روشهاي نوين دفاعي را بر عهده داشت. آرپا تجهيزات پيشرفتهي دفاعي را توسعه ميداد و همزمان روي روشهاي جايگزين اين تجهيزات نيز كار ميكرد تا آمريكا همواره از انديشه متخصصين دفاعي، بهروز باشد.
در سال ۱۳۴۸، آرپا يك زيرمجموعهي جديد را به نام آرپا-نِت ايجاد كرد كه وظيفه داشت روي روشهاي نوين انتقال دادهها بين رايانههاي يك سامانهي بزرگ، پژوهش انجام دهد. آرپا-نِت و افرادي كه در آن مشغول كار بودند، پيشگامان عصر اينترنت هستند و شايد بتوان گفت كه آنها از بنيانگذاران اينترنت هستند. پس از راهاندازي آرپا، سه تن از مهندسان دانشكدهي مهندسي الكترونيك دانشگاه كُرنل، گزارشي را با عنوان «مطالعه روي طراحي راداري براي كاوش يونوسفر زمين و فضاي اطراف» منتشر كردند. دكتر دابليو اي گوردون، پروفسور هنري جي بوكِر و ناتانيل بي نيكلاس، دكتراي مهندسي كنترل، از نويسندگان اصلي اين گزارش بودند. در بخشي از اين گزارش طولاني، اينچنين آمده است:
«ما به لطف آشكارساز گايگر-مولر كه توسط اكسپلورر ۱ به فضا پرتاب شد، كشف كرديم كه يونوسفر زمين، سيگنالهايي ناهماهنگ را پخش ميكند. اين سيگنالها بسيار ضعيف هستند؛ اما اگر يك رادار بزرگ در اختيار داشته باشيم، ميتوانيم بهسادگي اين سيگنالها را شناسايي كرده و در لايههاي بالايي اتمسفر زمين و فضاي اطراف نيز اكتشافاتي انجام دهيم. واقعيت اين است كه تمام قطعات رادار علاوه بر حساسيت بالا، همگي بهصورت پايه، در حالت عملياتي هستند؛ يعني به محض اينكه ساخت رادار تكميل شود، ميتوان اكتشافات را سريع آغاز كرد. رادار در ابتداي كار، چگالي و دماي الكترونها را نسبت به عواملي مانند ارتفاع و زمان، اندازهگيري ميكند. رادار اين كار را در يونوسفر زمين انجام ميدهد؛ اما ميتواند در لايههاي بالاتر و پايينتر يا حتي مياني نيز اندازهگيريهاي لازم را انجام دهد.
رادار ميتواند بهطور دقيق، شكلگيري و از بين رفتن اين لايهها، ساختار و تغييرات دورهاي يا فصلي آنها را نيز مشاهده كند. اين مشاهدات ميتوانند به درك ما از آنچه در لايههاي بالايي اتمسفر ميگذرد، كمك بسياري كنند. از سوي ديگر، چگونگي تأثير يونوسفر روي امواج رادار نيز مشخص ميشود. راداري كه طرح اوليهي آن را روي كاغذ پيادهسازي كردهايم، علاوه بر اكتشاف يونوسفر، تواناييهاي ديگري نيز دارد. نخست، اين رادار ميتواند جريانهاي انتقالي ذرات بارداري را كه در فضاي نزديك به زمين حركت ميكنند، مشاهده كند. اين رادار ميتواند حلقههاي ذرات باردار پرانرژي اطراف زمين، مانند كمربندهاي تابشي وَن آلن را شناسايي كند. اين رادار ميتواند سيارههايي نظير زهره و مريخ را مشاهده كرده و به اندازهگيري دقيق واحد نجومي (هر واحد نجومي برابر است با بيشترين فاصلهي زمين از خورشيد يعني ۱۵۰ ميليون كيلومتر)بپردازد. اين رادار ميتواند اتمسفر نامتعارف خورشيد را مشاهده كرده و مورد مطالعه قرار دهد و در نهايت، ميتواند با دقت بالا، در ناحيهاي محدود از آسمان، ستارههاي شناسايي نشده را تشخيص دهد.»
يونوسفر، ناحيهاي از اتمسفر است كه از ارتفاع ۶۰ كيلومتري سطح زمين آغاز ميشود. در اين ناحيه، تابش فرابنفش و اشعهي ايكس خورشيد، گازها را يونيزه ميكنند. دكتر گوردون ميخواست كه از يك رادار براي مطالعهي دقيقتر يونوسفر استفاده كند. بيشتر انرژي رادار از يونوسفر عبور كرده و در فضا سرگردان ميشود؛ اما درصد اندكي از اين انرژي، توسط الكترونها در جهات مختلف پخش ميشود و حتي بخش بسيار كوچكي از آن نيز ممكن است به زمين بازگردد كه اصطلاحاً به آن «حالت بازپخش رادار از يونوسفر» ميگويند. اگر روي سطح زمين يك آنتن بسيار حساس قرار گرفته باشد، ميتواند اين انرژي بازپخش شده را شناسايي كرده و آن را مورد مطالعه و مطالعه قرار داده و اطلاعاتي را در خصوص يونوسفر در اختيار دانشمندان بگذارد.
هدف اصلي دكتر گوردون از طراحي اين رادار، در ابتدا اندازهگيري چگالي و دماي الكترونها نسبت به عواملي مانند ارتفاع و زمان بوده است. اگر دقت كرده باشيد، دكتر گوردون و همكارانش در گزارشي كه ارائه داده بودند، به حالت عملياتي پايه قطعات اشاره كرده بودند. اين يعني قطعات مدانديشه متخصصين، يك بازتاب دهنده به قطر ۳۰۵ متر، يك انتقال دهنده با قدرت يك مگاوات كه در فركانس ۴۳۰ مگاهرتز عملياتي است و بهترين رسيورهايي كه در آن زمان وجود داشتهاند را شامل ميشود. فركانس دريافتي به اندازهي كافي ضعيف است و اگر قطر قطعات بازتاب دهنده ۳ سانتيمتر نيز باشد، شاهد بهرهوري بالا خواهيم بود. نبايد فراموش كرد كه اين بازتاب دهنده ۳۰۵ متر قطر دارد و ساخت آن از قطعاتي كه تنها ۳ سانتيمتر قطر دارند، يك چالش مهندسي است.
بازتابدهنده اصلي آرِسيبو ۳۰۵ متر قطر دارد
حداقل اندازهي لازم براي بازتاب دهنده، توسط دكتر گوردون اندازهگيري شد و نتيجهي آن در گزارشي كامل در سال ۱۳۳۷ ميلادي در نشريه IRE (انستيتو مهندسان راديو) منتشر شد. IRE همان نشريهاي است كه پيشتر در سال ۱۳۰۱، گزارشي را از گوگليمو ماركُني منتشر كرده بود. ماركُني در گزارش خود، طرح مفهومي از يك رادار مشابه رادار گوردون را ارائه داده بود؛ اما جزئيات دقيقي را براي آن ذكر نكرده بود و صرفاً به ارائهي طرح كلي اكتفا كرده بود.
در بخشي از گزارش دكتر گوردون در نشريهي IRE منتشر شد، آمده است:
جريانهايي از ذرات باردار در فضاي خارجي وجود دارد كه نزديك سيارهي زمين نيز حركت ميكنند و ممكن است شناسايي شده يا نشوند؛ اين موضوعي است كه به دامنهي حركت آنها از رادار و چگالي الكترونها بستگي دارد.
بهانديشه متخصصين ميرسد كه اين دليلي قانع كننده براي مقامات آرپا نيست. آنها بايد بودجه لازم را براي دكتر گوردون فراهم كنند و دليل محكمتري نياز دارند؛ اما بايد عاقلانه تصميم بگيرند زيرا دلايل ديگري نيز وجود دارند. دكتر گوردون در دورهاي طرح خود را مطرح كرد كه با نام عصر اسپوتنيك شناخته ميشود. اين رادار ميتوانست راهي را براي شناسايي ماهوارهها فراهم كند؛ ماهوارههايي كه در ارتفاع ۸۰۵ كيلومتري حركت ميكنند از خود ردپاي يونيزه شده بر جاي ميگذارند و رادار ميتواند آنها را تشخيص دهد. طرحي كه دكتر گوردون ارائه داده بود يك ايراد اساسي داشت. دكتر گوردون يك بازتاب دهندهي ثابت پارابوبليك (سهميوار) را براي رادار در انديشه متخصصين گرفته بود كه به كمك يك برج ۱۵۲ متري متمركز كننده، يك مسير ثابت و محدود از آسمان جهتگيري ميكرد.
اين طراحي محدوديتهاي زيادي دارد و نميتوان در جهات مختلف از آن استفاده كرد يا سيارهها و ستارهها را مورد مطالعه قرار داد. براي انجام اين كارها، رادار بايد بتواند تغيير جهت داده و هدفهاي خود را در موقعيتهاي مختلف انتخاب كند. يكي از مقامات آرپا به نام وارد لاو كه قهرمان سري پروژه آرِسيبو است، اعلام كرد كه اين يك محدوديت جدي است و بايد در جهت رفع آن اقدام كرد. وي به دكتر گوردون پيشنهاد كرد كه به ماساچوست رفته و با دانشمنداني كه در آزمايشگاه پژوهشي نيروي هوايي كمبريج (AFCRL) مشغول كار هستند، ملاقاتي داشته باشد و گفتگو كند. در اين آزمايشگاه، گروهي به سرپرستي دكتر فيل بلكاسميت مشغول كار روي بازتاب دهندههاي دايرهاي بودند. گروهي ديگر نيز در همان آزمايشگاه به صورت شبانهروزي روي لايههاي بالايي اتمسفر و اثرات آن رو انتشار امواج راديويي، مطالعاتي را انجام ميدادند. آنها ميخواستند كه از علم انتقال اطلاعات سيگنال استفاده كنند تا اطلاعاتي را از امواج راديويي قطع شده جمعآوري كنند.
دكتر گوردون طرح ارائه شده توسط اين دو گروه را پذيرفت و طرح نهايي خود را تابستان سال ۱۳۳۷ به آرپا ارائه داد و قرارداد ميان دانشگاه كُرنل و آزمايشگاه پژوهشي نيروي هوايي كمبريج نيز در آذر ۱۳۳۸ به امضا رسيد. اين امضا، آغاز ماجراي راديو تلسكوپ آرِسيبو بود.
ساخت رصدخانه
براي ساخت اين رصدخانه چهار چيز مهم مورد نياز بودند. اولين چيزي كه بايد حتماً رعايت ميشد، انتخاب محل ساخت رصدخانه در نواحي استوايي بود. اين رصدخانه بايد حتماً در مناطق گرمسيري استوايي ساخته ميشد؛ زيرا تمامي اجرام منظومهي شمسي از آسمان نواحي استوايي قابل رصد هستند و از آن عبور ميكنند. از آنجايي كه يكي از وظايف اين رادار مطالعه سيارهها است و نميتواند تا زير خط افق تغيير جهت دهد؛ بنابراين اين عامل بايد رعايت شود. همانطوري كه پيشتر نيز اشاره شد، بازتاب دهندهي اين رادار، از نوع دايرهاي است؛ بنابراين ما شاهد يك ديش غولآسا هستيم. اگر ناحيهاي در مناطق استوايي پيدا ميشد كه گودالي عميق به اندازهي تقريبي ديش رادار داشت، از هزينههاي ساخت و ساز به شكل چشمگيري كاسته ميشد؛ در غير اين صورت، نيروها بايد گودالي عميق را حفر ميكردند يا اينكه يك سكوي مصنوعي را ايجاد ميكردند و ديش را روي آن قرار ميدادند. محل ساخت رصدخانه بايد در جايي انتخاب ميشد كه آب و هوايي معتدل داشت، دسترسي به آن ساده بود و در كشوري ساخته ميشد كه از انديشه متخصصين سياسي، ثبات داشت.
نمايي از محل انتخاب شده براي احداث رصدخانه
پروفسور دونالد جي بلِچر، مهندس عمران دانشگاه كُرنل و متخصص كارشناس نقشهبرداري و تصويربرداري منطقهاي، مسئول يافتن گودال طبيعي در نواحي استوايي شد. اين كار اندكي زمانبر بود و پروفسور بلِچر ليستي از چند ناحيهي مختلف آماده كرد. برازيليا (پايتخت برزيل)، هاوايي، كوبا، مكزيك و جزاير كوچك كارائيب و پورتوريكو، نواحي مورد انديشه متخصصين پروفسور بلِچر بودند؛ اما او به عنوان سرپرست اين بخش، علاقهي زيادي به برازيليا داشت. وي پس از مطالعهي توپوگرافي كارست اين نواحي، اعلام كرد كه احتمالاً بهترين گزينهي موجود پورتوريكو است. وي سه محل احتمالي را در شمال پورتوريكو پيشنهاد كرد؛ يكي از اين نواحي در بخش شهرداري فلوريدا بود، يكي ديگر در سن سباستين و در نهايت، سومين محل نيز در آرِسيبو بود. با مشورتي كه اعضاي پروژه و پيمانكاران انجام دادند، سومين محل، يعني آرِسيبو انتخاب شد. آرِسيبو نه تنها تمامي معيارهاي لازم را داشت؛ بلكه به دليل نزديكي به دانشگاه مهندسي پرتوريكو، امكان همكاري آنها با دكتر گوردون و دانشگاه كُرنل نيز فراهم شد.
منطقهي آرِسيبو عالي بود و گودال طبيعي منطقه نيز شرايط مناسبي داشت؛ اما براي اينكه ديش رادار بتواند در آن ساخته شود، بايستي يكسري تغييرات اعمال ميشد. مهندسان برآورد كردند كه بايد ۲۰۶٫۵۰۰ متر مكعب خاك از گودال استخراج شود و برخي از سنگهاي بزرگي كه در آن هستند بايد به كمك مواد منفجره، تخريب شوند. پس از انجام اين كارها، پيمانكارها بايد ۱۵۲٫۹۱۰ متر مكعب خاك فشرده را به گودال اضافه ميكردند تا شكل نهايي آن، براي ساخت رادار مناسب شود.
سه برج نگهدارندهي بتني نيز بايد ساخته ميشدند. اين سه برج، در حالت مثلثي قرار گرفتهاند كه دو عدد از آنها ۸۰.۷ متر ارتفاع و ديگري ۱۱۱ متر ارتفاع دارد. اين برجها، متمركز كننده را نگه ميدارند. مهندسان ابتدا قالب بتن را آماده كردند و سپس بتن را در آن ريختند. هر برج، با نرخ ۹ اينچ بر ساعت ساخته ميشد و به دليل جنس خاص بتن، ۵ ساعت پس از ريختن آن، قالب برداشته ميشد. در مجموع ۶٫۹۵۷ متر مكعب بتن در قالبها ريخته شد كه معادل ۱۰۰۰ كاميون سيمان است. ساخت يك برج ۸۰.۷ متري بتني، تقريباً ۳۷۵ ساعت طول كشيد كه معادل ۱۶ روز كاري است. هر برج، روي يك بتن آرمه به ابعاد ۱۱ در ۱۱.۵ متر و ضخامت ۴.۵ متر قرار گرفته است. در مجموع، در لنگرها نيز از ۳۵۵۵ متر مكعب بتن استفاده شده است. برجهاي بتني، با نامهاي T4؛ T8 و T12 شناخته ميشوند. T، ابتداي كلمه Tower و اعداد نيز بر طبق صفحهي ساعت انتخاب شدهاند. به عنوان مثال، عدد ۱۲ در قسمت بالايي ساعت است؛ بنابراين، برج T12 در قسمت شمالي قرار گرفته است و با سايرين يك چينش مثلثي دارد.
سه برج اصلي، وظيفه مهار وزن بخشهاي معلق را بر عهده دارند
پلتفرم تغذيهي رصدخانه (تجهيزات معلقي كه سيگنالهاي بازتاب شده از ديش را دريافت ميكنند) در ۱۵۰ متري سطح زمين معلق شده است. اين پلتفرم، در ابتدا ۵۵۰ تُن وزن داشت و پس از بهروزرساني گريگورين، وزن آن به ۹۰۰ تُن افزايش يافت. پلتفرم تغذيه، به وسيلهي چهار كابل به قطر ۳ اينچ معلق شده است. يك سر اين كابلها به گوشههاي پلتفرم متصل بوده و سر ديگر آنها نيز به برجهاي متناظر متصل شده است. پنج كابل ۳.۲۵ اينچي نيز از بالاي برجهاي بتني به لنگرهاي بتني متصل شدهاند تا آنها را ثابت نگه دارند. قطر و تعداد متفاوت كابلها نيز به زاويهي حمل بار بستگي دارد. بسياري از افرادي كه از رصدخانه ديدن ميكنند، معمولاً از خود ميپرسند كه پلتفرم تغذيه چگونه به ارتفاع ۱۵۰ متري از سطح زمين برده شده است. اولين چيزي كه بايد بدانيد اين است كه اين پلتفرم تغذيه روي زمين و در قسمت مركزي گودال سرهم شده است و سپس به وسيلهي يك كابل عنكبوتي و قرقرههايي كه روي بلوكهاي ۱۰۰ تني قرار گرفته بودند، به سمت بالا كشيده شد.
فرآيند بلند كردن پلتفرم تغذيه در اواخر آبان ۱۳۴۱ آغاز شد و ۵۲ متر در ساعت، به سمت بالا كشيده ميشد. البته بايد مادامي كه پلتفرم بالا ميرفت، تعادل ميان كابلهاي مهار كننده، كابلهاي عنكبوتي و كابلهاي اصلي حفظ ميشد تا انحراف برجها روي ۲ اينچ ثابت بماند و پلتفرم به طرفين كشيده نشود. بالا بردن پلتفرم تغذيه، طاقتفرساترين قسمت پروژه بود و انجام آن ۳ روز به طول انجاميد. پس از اتمام اين فرآيند، كابلهاي با ضخامت ۳ اينچ كه به گوشههاي پلتفرم متصل بودند، به قسمت بالاي برجها نيز متصل شدند. پس از آن، نوبت به بالا كشيدن حلقهي نافي (يك حلقهي فلزي نسبتاً سنگين و ضخيم) رسيده بود. اين حلقه، بازوي آزيموت و بازوي تغذيه را نگه ميدارد.
پيمانكاري كه قرار بود بازتابدهنده را در محل تعيين شده مونتاژ كند، اعلام كرد كه تا زمان تكميل مهار شدن پلتفرم تغذيه، امكان انجام اين كار وجود ندارد؛ زيرا بايد قطعات بازتابدهنده نيز روي كابلهايي قرار داده شوند. پس از اتمام قرار گيري پلتفرم تغذيه، پيمانكار بازتابدهنده نيز كار خود را آغاز كرد. بازتابدهنده، از مستطيلهاي استانداردي به ابعاد ۱۶ در ۱۹ اينچ تشكيل شده است كه به صورت شبكهاي و مانند آجر، در هم قفل شدهاند و محل اتصال آنها به يكديگر نيز با دقت جوشكاري شده است. ۳۱۸ كابل ۳.۸ اينچي، از غرب به شرق گودال كشيده شدند و ۱۰ كابل (پس از بهروزرساني اول، اين تعداد به ۳۹ عدد افزايش يافت) ۱.۴ اينچي نيز از شمال به جنوب گودال كشيده شد تا يه شبكه تور مانند در گودال ايجاد شود. اين كابلها هر كدام به كابلهاي اصلي روي بلوكهاي سيماني سطح زمين گره خوردند تا بستر لازم براي نصب بازتابدهنده فراهم شود. بازتابدهنده بخشي از يك دايره به شعاع ۲۶۵ متر و مساحت ۱۸ هكتار است و در مجموع وزني معادل ۲۰۷ تُن دارد.
در نهايت، در تاريخ ۲۳ مرداد ۱۳۴۲، اولين بخش پلتفرم تغذيه كه در فركانس ۴۳۰ مگاهرتز عملياتي است، به سمت بالا كشيده شد تا به گيرنده و انتقالدهدهي سيگنال متصل شود. يك بازتابدهندهي دايرهاي، نميتواند هم نقطهي كانوني و هم محور اصلي (خطي كه از مركز سطح يك لنز يا يك آينهي دايرهاي ميگذرد) را به طور همزمان با يكديگر داشته باشد؛ بنابراين بازتابدهندهي آرِسيبو نيز به دليل شكل سهميوار خود، اين اتفاق را تجربه ميكند. در واقع، شما از هر زاويه و شعاعي به بازتابدهندهي آرِسيبو نگاه كنيد، يك شكل به انديشه متخصصين ميرسد؛ گويي كه اصلاً محور اصلي ندارد.
امواجي كه به سطح دايرهاي بازتابدهنده برخورد ميكنند، در كنار يك خط كانوني كه آن هم موازي با يك شعاع مجاور است، در مسير برخورد، متمركز ميشوند. از اين رو، با قرار دادن دستگاه در كنار شعاع دايره در زواياي مختلف، ميتوان بدون آنكه بازتابدهنده را حركت داد، روي نقاط مختلف آسمان متمركز شد. از اين نكته استفاده شد و مهندسان بازتابدهندهاي كارآمد را ساختند كه ميتوانست امواجي را از جهات مختلف جمعآوري كند. ساخت يك بازتابدهنده با اين ويژگي، چندان هم ساده نيست و اولين دستگاههايي كه به اين شكل ساخته شدند، بسيار ناكارآمد بودند.
پس از اتمام ساخت تلسكوپ، مسئولان پروژه در تاريخ ۱۸ فروردين ۱۳۴۳، رصدخانه را رسماً افتتاح كردند. دكتر گوردون در آن زمان به عنوان مدير رصدخانه انتخاب شد و تنها چند روز پس از افتتاح شدن رصدخانه، اولين تماس راداري با سيارهي عطارد برقرار شد. در همان زمان، رادار آرِسيبو اولين كشف شگفتانگيز خود را انجام داد و به دانشمندان نشان داد كه سيارهي عطارد، هر ۸۸ روز مدار خود به دور خوشيد را تكميل نميكند؛ بلكه اين اتفاق هر ۵۹ روز يكبار رخ ميدهد. پس از آن، يك آزمايش نظامي تحت عنوان «مطالعه دماي ماه» توسط وزارت دفاع آمريكا انجام شد. وزارت دفاع، از اين آزمايش به عنوان نوعي پوشش استفاده كرد تا بتواند روي ويژگيهاي رادار بازتابدهندهي اتحاد جماهير شوروي كه در ساحل قطب شمال قرار دارد، مطالعاتي را انجام دهد. محل دقيق اين بازتابدهندهي روسي معلوم نبود تا اينكه رادار آرِسيبو توانست با مطالعه سيگنالهاي برگشت خورده از ماه، علاوه بر مطالعهي تغييرات جغرافيايي قمر زمين، محل دقيق رادار روسي ارسال كنندهي سيگنالها را نيز مشخص كند.
در تاريخ ۹ مهر ۱۳۴۸، بنياد ملي علوم با امضاي يك قرارداد، وزارت دفاع آمريكا را از پروژهي آرِسيبو خارج كرد و آرِسيبو را به يك مركز ملي و پژوهشي تبديل كرد. در شهريور سال ۱۳۵۰، رصدخانهي آرِسيبو به مركز ملي ستارهشناسي و مطالعه يونوسفر (NAIC) تبديل شد و حالا دانشمنداني از سرتاسر جهان ميتوانستند با امضاي قرارداد، از رصدخانه استفاده كنند.
اولين بهروزرساني
ابتدا مهندسان گفتند كه با اعمال يكسري تغييرات روي سطح بازتابدهنده، ميتوان راندمان را بالا برد و روي فركانسهاي بالاتر كار كرد. دانشمندان نيز به اين موضوع علاقه نشان دادند؛ زيرا ميتوانستند در فركانسهاي بالاتر، چه در زمينهي اخترشناسي راديويي و چه در زمينهي مطالعه سيارات، نتايج بهتري بهدست آورند. بهروزرساني سطح بازتابدهنده كاري دشوار بود؛ اما مهندسان دريافتند كه پلتفرم معلق، بيش از آنچه كه فكر ميكردند پايدار است. اين پلتفرم در طول موجهاي سانتيمتري كار ميكند و مهندسان پيشتر گمان ميكردند كه اين پلتفرم توانايي تحمل يك بهروزرساني جديدتر را ندارد. پايداري اين پلتفرم زماني مشخص شد كه در مهر ۱۳۴۵، طوفان آينز با سرعت ۷۰ مايل بر ساعت سرتاسر پورتوريكو را درنورديد؛ اما پلتفرم معلق تنها به اندازهي نيم اينچ جابهجا شد.
مهندسان برق برآورد كردند كه يك رادار باند اس (S band) با فركانس بالا (۲۳۸۰ مگاهرتز، ۱۲.۶ سانتيمتر) و تواني كمتر از يك مگاوات، توانايي رادار سيارهاي را به شكل چشمگيري بهبود ميبخشد. تا پيش از اين بهروزرساني، رادار ۴۳۰ مگاهرتزي ميتوانست ماه و تعدادي از سيارههاي منظومهي شمسي مانند عطارد، زهره و مريخ را مطالعه و مطالعه كند؛ اما يك رادار باند اس ميتواند رزولوشن بالاتري از اين اجرام فراهم كند و به مطالعه اجرام دورتر منظومهي شمسي مانند زحل و مشتري بپردازد. رادار باند اس ميتواند به مشاهدهي سطح سيارهي زهره كه زير لايهاي از گازهاي گلخانهاي عظيم مخفي شده است، بپردازد.
رادار باند اس، رزولوشن بالاتري را به ارمغان ميآورد
در سال ۱۳۴۶، بنياد ملي علوم، هيئتي علمي را به سرپرستي دكتر رابرت ديك از دانشگاه پرينستون ايجاد كرد تا در مورد بهروزرساني رصدخانه آرِسيبو پژوهشهايي را انجام دهند. دكتر رابرت ديك بر اين باور بود كه اگر بازتابدهندهي تلسكوپ بهروزرساني شود، تواناييهاي آن بهشدت افزايش مييابد و نيازي نيست كه پلتفرم معلق بهروزرساني شود. با وجود اين، بنياد ملي علوم تصميم گرفت تا زماني كه يك خط تغذيه جديد طراحي و ساخته ميشود، نسبت به بهروزرساني تصميمي گرفته نشود؛ زيرا سرمايهگذاري چند ميليون دلاري روي بهروزرساني بازتابدهنده، در حالي كه نتيجهاي تضمين شده ندارد، كار درست و عاقلانهاي نيست. يكي از اشكالاتي كه مهندسان با طراحي خط تغذيه جديد داشتند، هدفي بود كه دانشمندان انتخاب كرده بودند. دانشمندان ميخواستند كه با وجود پهناي باند محدود، به رزولوشن حداكثري دست يابند و اين يك چالش مهندسي بود.
تا اوايل سال ۱۳۵۱، اين اشكال همچنان وجود داشت تا اينكه دو مهندس به نامهاي آلن لاو و مرل لالوند، توانستند اين اشكال را حل كنند. مرل لالوند، به هنگام ساخت رصدخانه، سرپرست گروه مهندسي بود. وقتي كه اين دو مهندس توانستند اشكال را برطرف كنند، بنياد ملي علوم نيز بودجهي درخواستي را در اختيار آنها گذاشت.
مهندسان براي آنكه رادار بتواند روي باند اس عملياتي باشد، چندين تغيير را اعمال كردند كه از جملهي آنها ميتوان به انتقال دهنده و رسيور جديد و همچنين بازسازي بخشهايي از بازتابدهنده براي به دست آوردن دقت بالاتر، اشاره كرد. به عنوان يك قانون عمومي، سطح بازتابدهنده بايد با دقت يك بيستم طول موج ساخته ميشد تا قابليت عملياتي شدن داشته باشد. در حالت عادي، رادار در فركانس ۴۳۰ مگاهرتز (۷۰ سانتيمتر طول موج) عملياتي بود؛ در اين حالت، شكل بازتابدهنده تنها ۳ سانتيمتر از دايرهي كامل بودن انحراف داشت و اگر شعاع قطر ۳۰۰ متري آن را در انديشه متخصصين بگيريم، ميبينيم كه اين انحراف بسيار ناچيز است. حال تصور كنيد براي آنكه رادار بتواند روي باند اس عملياتي شود، اين دقت بايد به ۶ ميليمتر برسد كه يك چالش مهندسي بسيار پيچيده بهشمار ميرود.
براي بهروزرساني بازتابدهنده، مهندسان مجبور شدند شبكهي پيشين را با ۳۲٫۷۷۸ پنل آلومينيمي برش خوردهي دقيق با ابعاد ۲۵۷ در ۵۱۳ سانتيمتر جايگزين كنند. به دليل نازك بودن پنلهاي آلومينيمي، هنگام حمل و نقل خطراتي آنها را تهديد ميكرد؛ به همين منظور، پيمانكاران يك كارخانهي جديد را در نزديكي محل رصدخانه احداث كردند تا بتواند پنلهاي آلومينيمي مورد نياز را از ورقههاي آلومينمي سوراخ شده توليد كند و مستقيماً به محل ساخت و ساز ارسال كند. سوراخهايي كه در ورقههاي آلومينيمي بودند، براي مهندسان حياتي بهشمار ميرفتند؛ زيرا باعث ميشدند كه ۴۴ درصد از نور خورشيد، از بازتابدهنده عبور كرده و به گياهاني كه در زير هستند بتابد. با تابش نور خورشيد به گياهاني كه زير بازتابدهنده هستند، آنها رشد كرده و كنترل فرسايش زمين براي مهندسان سادهتر ميشود. وزن كلي پنلهاي آلومينيمي استفاده شده در بازتابدهنده، به ۳۵۰ تُن رسيد كه اگر آنها سوراخ نبودند، اين وزن بيشتر هم ميشد.
از سوي ديگر، سوراخهاي روي پنلها، حداكثر فركانس عملياتي را محدود ميكردند؛ زيرا سوراخها در برخي نقاط باعث كاهش بازتابندگي سطح ميشوند و اين امري ناخوشايند است. چهارچوبهاي پنلها نيز از كمربندهايي آلومينيمي ساخته شدند تا وزني سبكتر داشته باشند. در مجموع براي چهارچوبها، ۳۶۵ كيلومتر آلومينيم استفاده شد كه براي ساخت ريل در سرتاسر پورتوريكو كفايت ميكند!
تلسكوپ بهروزرساني شده، در تاريخ ۲۵ آبان ۱۳۵۳ به حالت عملياتي درآمد و پيام مشهور آرِسيبو نيز پس از بهروزرساني اول به فضا ارسال شد. پس از اين بهروزرساني تا ۲۰ سال بعد، دانشمندان روي طيف نشر خطي هيدروژن كار كردند و اين به يكي از بزرگترين پژوهشهاي آرِسيبو تبديل شد. در سال ۱۳۵۳ يك پروفسور به همراه دانشجوي خود از دانشگاه ماساچوست، به آرِسيبو آمد تا در مورد تَپاخترها پژوهشهايي را انجام دهند. اين پژوهش تنها چند هفته پس از بهروزرساني انجام شد و حتي ميشد در فركانس ۴۳۰ مگاهرتز نيز آن را انجام داد؛ اما نتيجهاي كه با تلسكوپ بهروز شده بهدست آمد بسيار دقيق بود. تنها دو هفته پس از ورود اين پروفسور به آرِسيبو، نتيجهي پژوهشهاي انجام شده به وسيلهي رادار منتشر شدند. كشف يك جفت تَپاختر PSR1913+16 به وسيلهي رادار آرِسيبو به دانشمندان نشان داد كه امواج گرانشي وجود دارند و اينشتين درست پيشبيني كرده است.
دومين بهروزرساني
مهمترين بخش اين بهروزرساني كه در سال ۱۳۷۵ انجام شد، نصب تلسكوپ گريگورين روي پلتفرم تغذيهي معلق بود. دو ريز بازتابدهنده (يكي به قطر ۲۲ متر و ديگري به قطر ۹ متر) در گنبد گريگورين كه ۳۰ متر قطر دارد، قرار گرفته بودند و به صورت معلق، به پلتفرم تغذيه متصل شدند. گنبد گريگورين در وسط بازتابدهنده سرهم شد و سپس در تاريخ ۲۷ ارديبهشت ۱۳۷۵ به سمت بالا كشيده شد تا به پلتفرم تغذيه متصل شود. اگر به ياد داشته باشيد، پيشتر گفتيم كه بازتابدهندهي اصلي اندكي انحراف دارد و يك دايرهي كامل نيست. وظيفهي ريز بازتابدهندههاي گريگورين كه روي پلتفرم تغذيه نصب شدند، تصحيح اين انحراف است. اين بازتابدهندهها امواج راديويي را به نقطهي فوكوس ميبرند تا رسيورهايي كه در آنجا هستند بتوانند با دقت بالا اين امواج را دريافت كنند.
تلسكوپ گريگورين، گونهاي خاص از تلسكوپهاي بازتابدهنده است كه توسط جيمز گريگوري، رياضيدان و ستارهشناس اسكاتلندي، در قرن ۱۷ ميلادي طراحي شد و براي اولينبار توسط رابرت هوك در سال ۱۶۷۳ ساخته شد. در تلسكوپ گريگورين، دو آينهي مقعر وجود دارد. آينهي اصلي از نوع مقعر پارابولوئيد (قطع مخروطي) است و نور را جمعآوري كرده و متمركز ميكند. آينهي دوم كه از نوع مقعر بيضوي است، نور متمركز شده از آيندهي اول را به سمت سوراخي كه در مركز آينهي اول قرار گرفته بازتاب ميدهد و سپس آن را به سمت خروجي هدايت ميكند تا بيننده بتواند از طريق چشمي، به آن نگاه كند. ريز بازتابدهندههاي آرِسيبو نيز از طراحي گريگورين بهره ميبرند تا به اين شكل بتوانند امواج راديويي را منعكس كنند.
يك انتقال دهندهي باند اس جديد نيز در قسمتي ويژه در گنبد گريگورين نصب شده است و توان انتقال دهندهي پيشين را تا ۱ مگاوات افزايش ميدهد. يك توربين ۳.۳ مگاواتي نيز در ساختمان رصدخانه قرار گرفته تا بتواند توان مورد نياز اين رادار را تأمين كند. در مجموع، اين تجهيزات جديد توانستند ميزان دقت راديو تلسكوپ را به شكل چشمگيري افزايش دهند؛ حتي در برخي قسمتها، تا ۱۰ برابر كارايي تجهيزات افزايش يافت. توانايي انتقال از بخش گريگورين با فركانس ۴۳۰ مگاهرتز، امكان مطالعه اتمسفر به صورت دو پرتويي (از خط تغذيه و گريگورين) را فراهم آورد كه باعث شد دانشمندان بتوانند بادهاي يونوسفري را اندازهگيري كنند.
نصب تلسكوپ گريگورين، بزرگترين تغيير در دومين بهروزرساني است
تيم مهندسي براي همراهي پلتفرم تغذيه از وزن اضافهي ناشي از افزوده شدن گنبد گريگورين، بايد تغييراتي را روي پلتفرم اعمال ميكردند تا محكمتر باشد و بتواند تا ۵۰ درصد وزن معلق اضافه را تحمل كند. به همين منظور، دو كابل ضخيم مهار كننده و چند لنگر جديد روي هر برج نصب شدند. سه جفت كابل عمودي نيز از گوشههاي پلتفرم تغذيه معلق به سمت بلوكهاي سيماني پايه كه زير بازتابدهنده قرار گرفتهاند متصل شدند. سر اين كابلها به جكهاي غولپيكري متصل شد تا با دقت ميليمتري، متناسب با ارتفاع هر گوشه از پلتفرم، تنظيم شوند. در مجموع، ۲۶ موتور جديد نيز براي كنترل سيستمهاي جديد در محل پروژه نصب شدند. اين موتورها ميتوانند با دقت ميليمتري، بازوي آزيموت، گنبد گريگورين و اتاق تجهيزات برقي را به هر جهتي حركت دهند. سومين بازتابدهنده نيز كه در گنبد گريگورين قرار دارد، به منظور بهبود فوكوس و هدفگيري، به صورت مجزا توسط موتورهايي كنترل ميشود.
مجموعهي جديد رسيورها و تجهيزات جديدي كه در گنبد گريگورين قرار دارند، فركانسهاي بين ۳۰۰ مگاهرتز تا ۱۰ گيگاهرتز را پوشش ميدهند و سيگنالها را به وسيلهي فيبر نوري به اتاق كنترل ارسال ميكنند. در ساختمان رصدخانه نيز تعداد زيادي رايانههاي جديد نصب شدند و برنامهنويسها نيز برنامههايي جديد را براي كاوش دادههاي رصدخانه توسعه دادند. چندين مانيتور و دستگاه نظارتي جديد هم در همان سال در ساختمان رصدخانه به منظور كنترل بيشتر روي تجهيزات، نصب شد. نصب گنبد گريگورين روي پلتفرم تغذيه معلق، بزرگترين تغيير در دومين بهروزرساني رصدخانه بهشمار ميرود؛ اما در كنار نصب اين گنبد، تجهيزات جديدي به منظور اهداف خاص به رصدخانه آورده شدند كه از جملهي آنها ميتوان به ديكُدر رادار جديد، طيفسنج جديد و پردازندهي سيگنال تَپاخترها اشاره كرد.
براي رسيدن به كارايي مدانديشه متخصصين در فركانسهاي بالا (بين ۵ تا ۱۰ گيگاهرتز)، سطح بازتابدهنده توسط تصويرسنجي با دقت ميليمتري، مورد مطالعه قرار گرفت. پس از آنكه همهي ۴۰ هزار پنل آلومينيمي مطالعه و بازچيني شدند، ميزان انحراف به ۲ ميليمتر كاهش يافت. يك سيستم ضبط سيگنال VLBA4 نيز روي تلسكوپ نصب شد كه امكان استفاده از تكنيك VLBI را براي مطالعه منابع سيگنال ضعيف، فراهم آورد. VLBIمخفف عبارت Very Long Baseline Interferometry بوده و يك تكنيك تعيين موقعيت بسيار پيچيده بر اساس تعيين طول مبنا است. تكنيك VLBI باعث ميشود آرايه راديو تلسكوپها به رزولوشنهاي بالا در ثبت جزئيات فضا دست يابند. استفاده از تكنيك VLBI به دانشمندان اجازه ميدهد تا به جستجوي تَپاخترهاي جديد بپردازند و روي هيدروژن خنثي و ابرهاي هيدروژني موجود در كهكشانها مطالعههايي انجام دهند.
تواناييهاي جديدي كه به واسطهي دومين بهروزرساني و توسعهي رادار باند اس بهدست آمدند، شگفتانگيز هستند. به عنوان مثال، رادار آرِسيبو در سال ۱۳۷۸ توانست سيارك 1999 JM 8 را از فاصلهي ۹ ميليون كيلومتري زمين مشاهده كند و تصاويري با روزولوشن بالا از اين جرم ۳ كيلومتري ثبت كند. اكنون به لطف تجهيزاتي كه روي آرِسيبو نصب شدهاند، اين رادار در مطالعه سيارهها، سياركها و دنبالهدارها پيشتاز است. تلسكوپ آرِسيبو ميتواند با دقت بسيار بالايي اتمسفر زمين را مطالعه كند. اين تلسكوپ، اتمسفر زمين را از ارتفاع چند صد كيلومتري تا چند هزار كيلومتري كه به فضاي بين سيارهاي متصل ميشود، مورد مطالعه قرار ميدهد. اين تلسكوپ ميتواند به شناسايي پالسهايي كه چند صدبار در ثانيه از سوي تَپاخترهاي موجود در كهكشان راه شيري ساطع ميشوند، بپردازد و سيگنال اختروشها و كهكشانهايي را كه ميلياردها سال نوري از زمين فاصله دارند، دريافت كند و اين امري شگفتانگيز است. آرِسيبو، گوش بزرگ زمين است كه ميتواند سيگنالهاي كهني را كه صدها ميليون سال پيش از سوي اجرام آسماني ارسال شدهاند، با دقت بالا بشنود.
پيام آرِسيبو
پيام آرِسيبو، نام يك پيام راديويي ميان ستارهاي حاوي اطلاعاتي در مورد زمين و انسان است كه در سال ۱۳۵۳ ميلادي به اميد آنكه هوش فرازميني بتواند آن را دريافت و كدگشايي كند، به سمت خوشهي ستارهاي كروي مسيه ۱۳ (M13) ارسال شد. اين پيام تنها يكبار به وسيلهي امواج راديويي ماژول شده (امواج FM) در مراسم بازگشايي مجدد رصدخانه در تاريخ ۲۵ آبان ۱۳۵۳ به فضا مخابره شد. در روز مراسم بازگشايي، تنها جرم آسماني قابل توجهي كه قابل رصد بود، خوشهي ستارهاي كروي مسيه ۱۳ بود كه در فاصلهي ۲۵ هزار سال نوري از زمين قرار گرفته است. اين پيام راديويي، از ۱۶۷۹ رقم دودويي تشكيل شده بود و اندازهي آن نيز ۲۷۹ بايت بود كه در فركانس ۲۳۸۰ مگاهرتزي با شيفت فركانسي ۱۰ هزتر با توان ۴۵۰ كيلووات به سمت فضا مخابره شد. يكها و صفرهاي اين پيام با نرخ ۱۰ بيت بر ثانيه توسط شيفت فركانسي مخابره ميشدند؛ بنابراين، ارسال كل پيام، كمتر از ۳ دقيقه به طول انجاميد.
پيام آرِسيبو براي نشان دادن توانايي تجهيزات است نه براي ارتباط با فرازمينيها
۱۶۷۹، عددي نيمهاول است (به عددي كه از حاصلضرب دو عدد اول بهدست ميآيد، نيمهاول ميگويند) و به همين دليل دانشمندان آن را به عنوان تعداد رقمهاي دودويي انتخاب كردهاند؛ زيرا ميتوان آن را به صورت مستطيلي در ۷۳ سطر و ۲۳ ستون مرتب كرد. عدهاي پرسيدند كه چرا دانشمندان اين پيام را در ۲۳ سطر و ۷۳ ستون مرتب نكردهاند؟ پاسخ اين است كه چينش مستطيلي شكل عدد نيمهاول ۱۶۷۹ همانند ديگر چينشهاي X/Y، بايد طبق حالت اصلي ۷۳ سطر و ۲۳ ستون انجام بگيرد و در غير اينصورت، نتيجه كاملاً بيمعني بوده و پيام ناخوانا ميشود. شكل كلي پيام، به صورت گرافيكي در زير نشان داده شده است.
دكتر فرانك دريك از دانشگاه كُرنل و خالق معادلهي مشهور دريك، به همراه دكتر كارل سيگن و چند تن ديگر، پيام آرِسيبو را خلق كردند. پيام آرِسيبو از ۷ بخش تشكيل شده است:
- اعداد از يك تا ده با رنگ سفيد نشان داده شدهاند.
- عدد اتمي عناصر هيدروژن، كربن، نيتروژن، اكسيژن و فسفر كه تشكيل دهندهي دياناي (DNA) هستند با رنگ بنفش نشان داده شدهاند.
- فرمولهاي شكر و باز موجود در نوكلئوتيدهاي دياناي با رنگ سبز نشان داده شده است.
- تعداد نوكلئوتيدهاي موجود در دياناي به همراه تصويري گرافيكي از ساختار مارپيچي دياناي، به رنگ سفيد نشان داده شده است.
- شكلي گرافيكي كه يك انسان را نشان ميدهد (رنگ قرمز) به همراه ابعاد يك انسان متوسط و تعداد جمعيت انسانها روي زمين، با رنگ آبي/سفيد نشان داده شده است.
- يك شكل گرافيكي از منظومهي شمسي به رنگ زرد كه نشان ميدهد اين پيام از كدام سياره ارسال شده است.
- يك شكل گرافيكي از راديو تلسكوپ آرِسيبو و ابعاد فيزيكي ديش و آنتن آن با رنگهاي بنفش، سفيد و آبي نشان داده شده است.
با توجه به فاصلهي مسيه ۱۳ از زمين، ۲۵ هزار سال طول ميكشد تا اين پيام به مقصد برسد؛ بنابراين دانشمندان سعي كردهاند كه پيام را به گونهاي بسازند كه بيشتر شبيه معرفي انسان و دستاوردهاي فناوري باشد و اين پيام به عنوان مكالمهاي با موجودات فرازميني تلقي نميشود. در واقع، وقتي كه پيام آرِسيبو به هدف خود برسد، مسيه ۱۳ ديگر در آن موقعيت قرار ندارد؛ اما حركت اين خوشه ستارهاي آهسته است و ميتوان اميدوار بود كه پيام بتواند به نزديكي مركز خوشه برسد. با توجه به بيانيهاي كه در تاريخ ۲۱ آبان ۱۳۷۸ از سوي دانشگاه كُرنل منتشر شد، هدف از ارسال اين پيام برقراري ارتباط با موجودات فرازميني نبوده است. دانشمندان قصد داشتند كه تواناييهاي تجهيزات جديد روي رصدخانه را به سايرين نشان دهند.
پروژههاي SETI و METI
پروژه جستجوي هوش فرازميني يا به اختصار SETI، همواره در تلاش است تا به اين پرسش كه آيا ما در جهان تنها هستيم يا خير، پاسخ دهد. افرادي كه در SETI كار ميكنند، همواره با مطالعه آسمان به دنبال پيامهايي هستند كه از سوي تمدنهاي فرازميني مخابره ميشوند. از سوي ديگر، پروژه ارسال پيام به هوش فرازميني يا به اختصار METI، همواره با ارسال پيام به فضا به دنبال يافتن تمدنهايي است كه به اين پيامها پاسخ دهند. رصدخانهي آرِسيبو، منبع دادهي پروژههاي SETI@home و رايانش توزيع شده آستروپالس به شمار ميرود. اين پروژهها توسط داشنمندان علم فضا از دانشگاه كاليفرنيا هدايت ميشوند و به جستجوي اجرام آسماني ميپردازند. پروژهي Einstein@home توانست با استفاده از دادههاي آرِسيبو، بيش از ۲۰ تَپاختر جديد را شناسايي كند.
آسيبها
پاييز سال ۱۳۹۶، طوفان ماريا سرتاسر جزيرهي پورتوريكو را درنورديد و آسيبهاي جدي به طبيعت و خانهها وارد كرد. رصدخانهي آرِسيبو نيز از اين طوفان تأثير پذيرفت؛ اما با توجه به گفتههاي رئيس رصدخانه، اين آسيبها چندان جدي نبودهاند. مقامات رصدخانه در همان زمان اعلام كردند كه آنتن خط تغذيهي ۲۹ متري كه از پلتفرم تغذيه معلق بوده، در اثر طوفان شكسته شده و به پايين سقوط كرده است. اين آنتن به هنگام سقوط به پنلهاي آلومينيومي ديش نيز آسيب زده و تعداد زيادي از آنها را شكسته است. يك ديش كوچك كه در نزديكي رصدخانه بوده نيز در اثر طوفان گم شده است.
با وجود اين، مقامات رصدخانه اعلام كردند كه آسيبهاي وارد شده چندان جدي نبودهاند و جاي نگراني نيست. البته بهانديشه متخصصين ميرسد كه بايد در كنار بازسازي اين بخشها، يكسري بهروزرسانيها نيز در ساير بخشها انجام شود؛ زيرا آنطور كه به انديشه متخصصين ميرسد، ظاهر تلسكوپ و تجهيزات آن اندكي فرسوده است و بايد تعمير شوند. بسياري از افراد گمان ميكردند كه پس از طوفان ماريا، احتمالاً رصدخانه تعطيل ميشود؛ اما مشخص شد كه آسيبهاي وارد شده چندان جدي نبودهاند و ميتوان مجدداً تلسكوپ را احيا كرد.
اشكالات بودجه
وظيفهي تأمين دو سوم بودجه سالانهي رصدخانهي آرِسيبو بر عهدهي بنياد ملي علوم است. اين بنياد، تا پيش از سال مالي ۲۰۱۸، سالانه ۱۲ ميليون دلار بودجه را براي رصدخانه در انديشه متخصصين ميگرفت و اعلام كرد كه بودجهي لازم براي رصدخانه را همچنان تأمين ميكند تا از تعطيل شدن اين رصدخانهي ۵۵ ساله جلوگيري كند. البته اين خبر خوب بود؛ بنياد ملي علوم در انديشه متخصصين دارد كه طي ۵ سال آينده، بودجه سالانهي رصدخانه را به ۲ ميليون دلار كاهش دهد و از فعاليتهاي آن بكاهد. طبق اطلاعات جديد ارائه شده از سوي مقامات، بنياد ملي علوم در تلاش است تا همكاران بينالمللي جديدي را بيابد تا بتوانند به كمك يكديگر، بودجهي لازم براي رصدخانه را فراهم كنند.
اين خبر طرفداران را شوكه كرد؛ اما باز هم اميدواركننده بود؛ زيرا بسياري از دانشمندان فكر ميكردند كه رصدخانه به دليل آسيبهاي وارد شده براي هميشه تعطيل ميشود و بنياد ملي علوم آن را بازسازي نميكند؛ اما متخصص كارشناسان پس از برآورد خسارات وارد شده اعلام كردند كه ميتوان رصدخانه را بازسازي كرد. از سوي ديگر، بايد بودجه سالانهي آن را كاهش داد. متخصص كارشناسان برآورد كردند كه هزينهي بازسازي رصدخانه، چيزي در حدود ۴ تا ۸ ميليون دلار خواهد بود كه رقمي بسيار زياد است.
بنياد ملي علوم نيز با اشكال كمبود پول مواجه است و بايد براي تأمين بودجهي لازم رصدخانه، با ساير مؤسسهها همكاري كند. تا به امروز چند دانشگاه نيز اعلام كردهاند كه حاضر به تأمين بخشي از بودجهي رصدخانه هستند. با وجود اين، هنوز هم نگرانيهايي در مورد آيندهي رصدخانه وجود دارد؛ زيرا احتمالاً پس از موعد ۵ ساله، بنياد ملي علوم بودجهي رصدخانه را قطع ميكند. البته هنوز ساير تأمين كنندگان مانند ناسا، تصميم خود را در مورد وضعيت مالي پروژه اعلام نكردهاند.
جمعبندي
تا اواسط سال ۱۳۹۵، تلسكوپ آرِسيبو بزرگترين راديو تلسكوپ تك ديش جهان بهشمار ميرفت؛ اما پس از آن، جايگاه خود را به تلسكوپ كروي با ديافراگم ۵۰۰ متري يا همان FAST واگذار كرد. آرِسيبو همچنان يكي از مهمترين راديو تلسكوپهاي جهان بهشمار ميرود كه اكتشافات بسياري انجام داده است و به دانشمندان در كشف اجرام آسماني جديد، كمك كرده است. آرِسيبو ابتدا با اهداف نظامي ساخته شد؛ اما اكنون يكي از مهمترين تجهيزات علمي جهان بهشمار ميرود. اين تلسكوپ دوران پر فراز و نشيبي را تجربه كرده است و بارها تا مرز تعطيلي پيش رفته است؛ اما همچنان پابرجا بوده و در خدمت علم است.
اندازهي بزرگ بازتابدهندهي آرِسيبو، اين راديو تلسكوپ را به يكي از مهمترين ساختههاي بشر تبديل كرده است و مورد توجه دانشمنداني از سرتاسر جهان قرار گرفته است. آرِسيبو اكنون دومين آنتن متمركز كنندهي منحني بزرگ روي سيارهي زمين است و اين يعني آرِسيبو دومين راديو تلسكوپ حساس روي زمين است. ساير راديو تلسكوپهاي موجود در جهان، براي مطالعه منابع سيگنال، بايد چند ساعت به آن نقطه از آسمان خيره شوند تا بتوانند دادههاي لازم را جمعآوري كنند؛ اما آرِسيبو اين كار را تنها ظرف چند دقيقه انجام ميدهد.
اين تلسكوپ اكنون ۵۵ ساله شده است و به دليل آسيبهاي وارد شدهي ناشي از طوفان، نياز به بهروزرساني دارد. با وجود اين، به انديشه متخصصين نميرسد كه اين تلسكوپ براي هميشه در حالت عملياتي باقي بماند؛ بهخصوص اينكه هماكنون اشكال بودجه دارد. ناسا به عنوان يكي از تأمينكنندگان بودجهي رصدخانه، هنوز تصميم خود را در مورد حمايت از پروژه اعلام نكرده است. اگر ناسا حمايت مالي خود را از اين رصدخانه متوقف كند، شاهد كاهش فعاليتهاي آرِسيبو خواهيم بود و احتمالاً تا ۵ سال آينده تعطيل شود و دانشمندان تمركز خود را روي پروژههاي مشابه و جديدتر بگذارند.
هم انديشي ها