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世界上大的天文臺,其實是一個由66架射電望遠鏡構成的陣列。散布于這片智利沙漠腹地的廣闊地帶,這些望遠鏡的天線探向宇宙深處。不過,正是西門子技術,讓這座觀測站亮起閃閃燈光。
在阿塔卡馬沙漠,ALMA的66架望遠鏡,每一架的價值都高達約3000萬美元。
終年積雪的山巔遙遙可見。塵土飛揚的道路兩側,排列著一人高的仙人掌。Rodrigo Gutierrez解釋道,“這里太干燥了,其他植物和大多數(shù)動物都無法存活。偶爾能見到一只狐貍,但它在這里很難填飽肚子。”Gutierrez就職于ALMA(阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波天線陣列)天文觀測臺,他的工作常常要求他登上海拔5000多米的高處。Gutierrez的職責是保障對66架望遠鏡進行維護、檢修的同事的安全。每一架望遠鏡都如同一座房子一般巨大,其建造成本高達約3000萬美元。
當夜幕降臨,只有群星照耀這片智利沙漠時,這些望遠鏡將啟動,并以堪與瑞士名表相媲美的精度,一毫米一毫米地移動。所有這些望遠鏡共同構成了世界上大的天文望遠鏡。一臺超級計算機將處理它們記錄的數(shù)據(jù),并生成一幅完整的圖像,這臺超級計算機就好比這座天文觀測臺的神經(jīng)系統(tǒng)。盡管人眼可以捕捉到波長在0.38到0.78微米之間的光線,但ALMA望遠鏡卻能檢測出波長在0.3到9.6毫米之間的毫米波光線。與可見光波不同的是,這些光波具有很強的穿透力,可以穿透星球形成之初產(chǎn)生的氣體和塵埃云團。
在周長為16公里的區(qū)域內(nèi),這些望遠鏡排列成一個陣列。它們觀測宇宙,并在這個過程中,通過捕捉從數(shù)十億光年之外來到這片智利沙漠的紅外光,事實上經(jīng)歷了一段時光逆轉之旅。研究人員根據(jù)觀測數(shù)據(jù),推測宇宙誕生之初氣體的分布情況。很久以前,諸多以往不為人知的星系,便是通過這種方式被發(fā)現(xiàn)的??茖W家也使用ALMA來鑒別微小的有機糖分子,這將為我們提供關于宇宙生命原始分子之性質的線索。說來有點矛盾,ALMA的高科技設備安裝在地球上不適合生存的地帶之一:玻利維亞邊境附近荒無人煙的阿塔卡馬沙漠中海拔5600米高處。然而,這里是暸望星空的 地點。一般而言,天文學家重視三件事:他們希望將望遠鏡安裝在高山之巔;他們希望這里的環(huán)境干燥而黑暗。低層大氣中的空氣和水分子會令觀測數(shù)據(jù)失真,人造光源會妨礙常規(guī)望遠鏡的視線——盡管不會妨礙像ALMA這樣的射電望遠鏡。總而言之,像這片智利沙漠一樣適于觀測星空的地方很少。
寒冷徹骨。ALMA距離近的城市有兩小時車程,它坐落于世界上干燥的沙漠之一。據(jù)說,這座觀測臺是世界上海拔第二高的建筑物,海拔*高的建筑物是西藏的一座火車站。Gutierrez說:“這里的空氣非常稀薄,以至于我們的大腦有時不能正常運轉。缺氧會導致短暫的意識喪失。我們必須小心謹慎,因為哪怕輕微的失誤,也會導致對這些望遠鏡造成價值數(shù)百萬美元的損害。正因如此,我的同事在不得不執(zhí)行復雜任務時,鼻孔里總是插著輸氧管。”Gutierrez裹得嚴嚴實實的,他必須這樣,因為夜間溫度將下降至低零下20攝氏度。他還佩戴了太陽鏡和帽子,以免被這里的高強度紫外線灼傷,這里的紫外線可以在短短幾分鐘內(nèi)曬傷裸露的皮膚。
通過捕捉從數(shù)十億光年之外來到地球的紅外光,ALMA事實上經(jīng)歷了一段時光逆轉之旅。
研究機構已經(jīng)為ALMA投入了約13億美元。作為回報,它們獲得了世界上較精確的觀測臺——地球上大的天文望遠鏡。如果ALMA是一臺用于觀測地球上物體的光學望遠鏡,那么,它將能從15公里之外,看到高爾夫球表面的凹點。正如一些研究人員所指出的那樣,就其精確度而言,ALMA不啻為一場巨變——其與常規(guī)望遠鏡的差別,相當于肉眼與*架望遠鏡之間的差別。
智利是世界上重要的宇宙觀測地之一。落戶于此的眾多天文臺,對智利的高等學府來說真是天賜之福。隨著在這里建造的望遠鏡越來越多,科學家預計,到2020年,這些望遠鏡將占*所有望遠鏡表面總和的20%左右。其中許多望遠鏡都非常龐大,如ALMA的那些直徑達12米的望遠鏡。
西門子技術保障了可靠供電,以及 的消防能力。
如此之多的望遠鏡,迫切需要經(jīng)驗豐富的工作人員和有關設施。Gutierrez解釋道,“我們正翹首盼望一家可提供170張床位的旅舍的落成。在此之前,我們只能住在集裝箱里。”在這個由集裝箱組成的村落中央,在海拔2900米的地方,是營地的餐廳。一群日本研究人員正坐在這里;看起來他們對餐盤中的食物不感興趣,他們懷念家鄉(xiāng)的美味。他們已經(jīng)好幾個星期沒有嘗到壽司的滋味了。與此同時,一位意大利科學家說,只要能吃上一盤意大利面,他愿意付出任何代價。
一路向上。不論規(guī)模如何,所有*的觀測臺都需要耗用大量電能。它們不僅需要電能來驅動旋轉電機,而且其照明和空調系統(tǒng)也需要用電。當ALMA剛剛揭牌時,營地、望遠鏡和超級計算機使用的電能,都來自柴油發(fā)電機。然而,這些設備噪音大、效率低。2012年,三臺小型燃氣輪機投入運行。
Oscar Galvez Iglesias負責確保為ALMA的望遠鏡提供穩(wěn)定電源。他解釋道,“現(xiàn)在,我們的發(fā)電容量約為2000千瓦,這座觀測站正在擴建,因此,很快我們需要將發(fā)電容量提高50%。”這是因為相比于低海拔地區(qū),在海拔5000米高的地方,由于空氣十分稀薄,哪怕為中央計算機散熱的空調,也需要耗用更多電能。
一座海拔位置比集裝箱村略高的小型發(fā)電站,配備了西門子提供的斷路器、面向中壓設施的保護和監(jiān)測系統(tǒng),以及控制機柜。Simatic控制面板則可確保輕松操作所有設備。并且,如果發(fā)生意外,西門子消防系統(tǒng)還可保證檢測并立即控制住任何火情。
從發(fā)電站再往上一點,在海拔5100米處,西門子建造了一座變電站,向這些望遠鏡供應電能。Iglesias說:“我為我的工作而自豪,ALMA是世界上大的觀測臺,我的職責是確保這里的燈光*熄滅。”天色已晚,Iglesias準備去餐廳吃飯。他駐足仰望天空,天邊的一抹淡藍,正緩緩沉入外太空的無邊黑暗。再過幾個小時,就將只有黑暗的宇宙凝視地球。到那時,閃耀的群星將向Iglesias講述無盡的故事——直到星光不再閃爍。