Żal w dżungli. Radioteleskop Arecibo dokonał żywota

Niespodziewana awaria kończy żywot obserwatorium Arecibo, najsłynniejszego radioteleskopu na Ziemi. Był narzędziem niezliczonych odkryć astronomicznych i symbolem nauki, wręcz jej pomnikiem.

Niekontrolowany katastrofalny krach – oto nieunikniona, jak się wydaje, przyszłość obserwatorium Arecibo, jednej z najbardziej monumentalnych instalacji naukowych na świecie. Rok 2020 nie oszczędził i tego wspaniałego, jedynego w swoim rodzaju urządzenia. Niespodziewana awaria definitywne kończy jego istnienie.

Ten ukryty w tropikalnych lasach Portoryko radioteleskop był nie tylko narzędziem niezliczonych odkryć astronomicznych. Był także symbolem nauki, wręcz jej pomnikiem – jak bomba atomowa, tylko bez wybuchu, bez promieniowania, Hiroszimy i Nagasaki. Samym dobrem. To m.in. dlatego na Twitterze szybko pojawił się hasztag #WhatAreciboMeansToMe, czyli #CoAreciboZnaczyDlaMnie – bo nie był to zwykły radioteleskop.

Zrodzone w grzechu

Podobnie jak wiele odkryć i wynalazków (weźmy choćby penicylinę), tak i Arecibo jest wynikiem (oświeconej) pomyłki. Urządzenie miało służyć do badania jonosfery, czyli tego, co otacza Ziemię w odległości większej niż 50–60 km, gdzie atmosfera rozpływa się w przestrzeń kosmiczną. I nie chodziło wcale o czystą naukę, a o dominację w zimnowojennym wyścigu zbrojeń. Arecibo miało być częścią projektowanej przez Advanced Research Projects Agency (ARPA) ówczesnej tarczy antyrakietowej.

Amerykańscy wojskowi chcieli dostać do ręki urządzenie, dzięki któremu nie przeoczyliby chwili, gdy przez atmosferę przedziera się radziecka balistyczna głowica nuklearna. Jak każdy szybko poruszający się obiekt rozgrzewałaby się, jonizując powietrze, co zarejestrowałby odpowiednio duży radioteleskop. A przy okazji tych militarnych obserwacji można by było za jego pomocą wykonywać badania niezwiązane z obronnością.

Wojsko porozumiało się z renomowanym Cornell University i w listopadzie 1959 r. zaczęły się prace koncepcyjne. Ostatecznie na skutek serii niedopatrzeń cztery lata później powstało jednak urządzenie o średnicy większej niż konieczna do badań poczynań rakiet wysyłanych przez Nikitę Chruszczowa. Reflektor o średnicy 305 m miał przez wiele lat stanowić światowy rekord w swojej kategorii.

Konstrukcję usadowiono w naturalnym, sferycznym zagłębieniu terenu – leju krasowym, jakich wiele w Portoryko – co znakomicie obniżyło koszty budowy. W nim właśnie na specjalnym stelażu zainstalowano blisko 40 tys. aluminiowych paneli tworzących zwierciadło, od którego odbijały się fale elektromagnetyczne emitowane przez obiekty kosmiczne. Zwierciadło skupiało je w zwierciadle wtórnym, umieszczonym na zawieszonej 150 m nad ziemią, ważącej 900 ton platformie.

Zasłużone dla nauki

Efekty naukowe tego przeszacowania były spektakularne. W 1974 r. dzięki obserwacjom w Arecibo Russell A. Hulse i Joseph H. Taylor Jr. odkryli istnienie pulsara podwójnego, czyli pary orbitujących wokół siebie gwiazd neutronowych. Obiekt o mało wdzięcznej nazwie PSR B1913+16 pozwolił uczynić kolejny krok potwierdzający słuszność ogólnej teorii względności Einsteina – dowieść istnienia fal grawitacyjnych. 20 lat później Russell i Taylor otrzymali za to Nobla w dziedzinie fizyki.

To z Arecibo wypatrywano planetoid, których tor lotu mógłby się przeciąć z trasą pokonywaną przez naszą planetę. Używając tamtejszej aparatury w 1990 r., Aleksander Wolszczan odkrył pulsar PSR B1257+12. Analiza drobnych nieregularności w tempie emitowanych przezeń sygnałów radiowych doprowadziła astronoma do wniosku, że „winowajcami” mogą być planety krążące wokół tej rotującej gwiazdy neutronowej. Potem posypały się kolejne odkrycia planet poza Układem Słonecznym. Ale w Arecibo prowadzono też badania bliższych nam planet.

Było poza tym przez wiele lat jedynym, a potem jednym z niewielu obserwatoriów, w których prowadzono poszukiwania śladów istnienia pozaziemskich cywilizacji. Słynny program SETI był nierozłącznie kojarzony z Arecibo – jak Izaak Newton z jabłkiem czy Franz Kafka z Pragą. Wiele się działo w tym portorykańskim lesie…

Pokonane przez naturę

Arecibo regularnie udoskonalano. Dokładano coraz nowocześniejsze moduły. Przebudowano też samą zasadniczą konstrukcję. Kiedy wydarzyła się ostatnia, fatalna w skutkach awaria, trwały właśnie prace nad nową, wartą blisko 6 mln dol. anteną zwiększającą czułość obserwatorium. Mimo zaawansowanego wieku Arecibo jako instrument naukowy nie zdążyło się zestarzeć – i szybko by się tak zapewne nie stało.

Niestety przyroda wystawiła wysoki rachunek za lokalizację. Wilgoć charakterystyczna dla klimatu podzwrotnikowego bezlitośnie zżerała metalowe struktury nośne. A nierzadkie w tym regionie trzęsienia ziemi i huragany dodatkowo obciążały delikatną w sumie konstrukcję. W styczniu 2014 r. po wstrząsach o sile 6,4 w skali Richtera niektóre ze stalowych kabli uległy zniszczeniu. Wtedy jeszcze udało się je naprawić lub wymienić.

Ostatnia awaria rozegrała się w kilku aktach. Najpierw w sierpniu jeden z kabli utrzymujących w powietrzu platformę z aparaturą wyrwał się ze swojego zakotwiczenia i uszkodził metalową czaszę radioteleskopu. Ale zanim zabrano się za naprawę, parę dni temu zerwał się kolejny kabel, istotniejszy dla stabilności konstrukcji. Mimo iż jego kondycja – i kondycja wszystkich innych elementów – była stale kontrolowana, okazała się gorsza, niż pierwotnie oszacowano. Tym razem zniszczenia były ogromne. W powłokach czaszy powstała potężna, 30-metrowa wyrwa.

Inżynierowe z Arecibo są przekonani, że jakiekolwiek próby ustabilizowania urządzenia lub wymiany elementów zakończyłyby się „katastrofalnym niepowodzeniem”. Trudno się nawet dziś do niego zbliżyć bez narażania życia – a tym bardziej uprawiać naukę. Część zadań obserwatorium mogą przejąć inne instytucje, ale kombinacja aparatury zgromadzonej w Arecibo jest unikalna. Arecibo jest nie do zastąpienia.

Utrwalone na wieki

Obserwatorium nie było zwykłym instrumentem pomiarowym – było miejscem, gdzie przecinały się ścieżki naukowców rozmaitych dziedzin, gdzie astronomowie wchodzili w interakcje z radioastronomami, badaczami atmosfery i poszukiwaczami pozaziemskich cywilizacji. Jill Tarter, astronomka amerykańska, której postać Carl Sagan przetworzył i uczynił bohaterką słynnej książki „Kontakt”, wspominała wielokrotnie, jak ważna dla niej była społeczność skupiona wokół Arecibo.

W pierwszych dziesięcioleciach jego istnienia szanse na dokonanie odkrycia miał tylko ten, kto pofatygował się do Portoryko osobiście, kto pokonał wąską drogę przez dżunglę. Dziś, kiedy dane pozyskiwane są w sposób automatyczny i przesyłane przez internet, a radioteleskopy sterowane zdalnie, atmosfera jest (a raczej była do listopada) nieco inna. Wyniki pracy pozostawały jednakże podobnie frapujące. Wyraźnie natomiast ucierpi przemysł turystyczny Portoryko, bo przed pandemią obserwatorium przyciągało 90 tys. geeków rocznie.

Pewnym pocieszeniem jest, że nie wszystek Arecibo umrze. Po pierwsze, efekty prowadzonych tam obserwacji są trwałe. Po drugie, dane pozyskane przez obserwatorium przed zamknięciem będą poddawane obróbce i interpretacjom jeszcze przez jakiś czas. „Proces pożegnania z Arecibo potrwa z pewnością parę lat. Nie będzie natychmiastowy”, mówił Wolszczan serwisowi phys.org.

Odcisnął też ten wyjątkowy radioteleskop bardzo wyraźny ślad w kulturze. Stał się ikoną, współbohaterem m.in. „Kontaktu”, świetnego filmu opartego na książce Sagana z Jodie Foster w roli głównej, oraz, oczywiście, 17. Bonda, czyli filmu „GoldenEye” z Piercem Brosnanem.

Ścigane przez konkurencję

Podobna do radioteleskopu Arecibo konstrukcja powstała niedawno w Chinach. Tamtejsze „Oko niebios”, czyli Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), ma, jak sama nazwa wskazuje, znacznie większą średnicę – całe pół kilometra. Chińczycy umiejscowili ją w bogatej w zjawiska krasowe południowej prowincji Kuejczou. W swoim stylu zresztą, wysiedlając najpierw blisko 10 tys. mieszkańców pobliskich wiosek (chodzi o eliminację szumu elektromagnetycznego). Podobnie jak Arecibo zwierciadło FAST ułożone jest w naturalnym zagłębieniu. Ale konkretne rozwiązania techniczne są nieco inne.

Inaczej niż w Portoryko zawieszona nad FAST platforma z anteną będzie mogła przechylać się i poruszać, umożliwiając obserwacje obiektów niekoniecznie położonych na osi instrumentu. Panele składające się na 500-metrowy reflektor paraboliczny też są ruchome – co pozwala na ogniskowanie „uwagi” na różnych obiektach kosmicznych.

Oba urządzenia odbierają promieniowanie w różnych zakresach. Sferyczna geometria Arecibo oraz jego raz na zawsze zafiksowana konstrukcja pozwala na większą niż w FAST ostrość uzyskiwanych obrazów (fale o długości 3 cm vs fale o długości 10 cm w Chinach). To znaczy pozwalała...

Dostrzeżone przez obcych

Ma też Arecibo jeszcze jedną wyróżniającą cechę: na jego potężnej platformie znajdują się nie tylko odbiorniki, ale i nadajniki (nie zmieściłyby się w FAST). Arecibo używano czasem jak swego rodzaju radaru do detekcji obiektów poruszających się w Układzie Słonecznym. To one także w 1974 r. wysłały w przestrzeń kosmiczną słynną wiadomość adresowaną do wszystkich potencjalnie zainteresowanych inteligentnych cywilizacji.

Zwierciadło było ustawione prostopadle do odkrytej jeszcze przez Edmonda Halleya, a odległej o 25 tys. lat świetlnych Gromady Herkulesa – i tam też zmierza sygnał zawierający rudymentarny opis naszej cywilizacji, nasz kolektywny list w butelce. W sygnale radiowym zakodowano matrycę o rozdzielczości 23 na 73 pikseli. Obcy bez trudu odnajdą w nim obrazy istot ludzkich, zasady naszej arytmetyki, liczby atomowe podstawowych pierwiastków, opis DNA itd. No i schemat samego teleskopu.

A ponieważ mowa o pozaziemskich cywilizacjach, trudno nie poddać się następującej refleksji: gdzieś na odległych, rozwiniętych cywilizacyjnie planetach podobne konstrukcje z pewnością są otaczane troskliwą opieką. Wciąga się je na listę tamtejszych zabytków klasy zero i dba tak jak my dziś dbamy o Koloseum, Tadź Mahal czy obrazy Leonarda Da Vinci. Pocięcie ich na złom lub oddanie na pastwę żywiołów wydaje się wręcz niewyobrażalne – tak jak niewyobrażalna byłaby rezygnacja z odbudowy strawionej pożarem katedry Notre Dame. Nie muszą nawet działać. Wystarczy, że są, trwają i zaświadczają nie o bogobojności jej twórców, a o czymś zupełnie innym.