Na een beoordeling van technische beoordelingen waaruit bleek dat schade aan het Arecibo-observatorium niet kan worden gestabiliseerd zonder risico voor bouwvakkers en personeel van de faciliteit, de Amerikaanse National Science Foundation zal beginnen met plannen om de 305-meter telescoop te ontmantelen, die gedurende 57 jaar heeft gediend als een bron van wereldklasse voor radioastronomie, planetair, zonnestelsel en geo-ruimteonderzoek.

De beslissing komt nadat NSF meerdere beoordelingen heeft geëvalueerd door onafhankelijke ingenieursbureaus die hebben vastgesteld dat de telescoopstructuur het risico loopt op een catastrofale storing en dat de kabels mogelijk niet langer in staat zijn om de belastingen te dragen waarvoor ze waren ontworpen. Verder, verschillende beoordelingen stelden dat elke poging tot reparatie werknemers in potentieel levensbedreigend gevaar zou kunnen brengen. Zelfs in het geval van toekomstige reparaties, ingenieurs ontdekten dat de structuur waarschijnlijk stabiliteitsproblemen op de lange termijn zou opleveren.

"NSF geeft prioriteit aan de veiligheid van werknemers, Medewerkers en bezoekers van het Arecibo Observatorium, die deze beslissing noodzakelijk maakt, hoewel ongelukkig, " zei NSF-directeur Sethuraman Panchanathan. "Al bijna zes decennia, het Arecibo Observatorium heeft gediend als een baken voor baanbrekende wetenschap en hoe een partnerschap met een gemeenschap eruit kan zien. Hoewel dit een ingrijpende verandering is, we zullen manieren zoeken om de wetenschappelijke gemeenschap te helpen en die sterke relatie met de mensen van Puerto Rico te behouden."

Ingenieurs onderzoeken sinds augustus de 305-meter telescoop van het Arecibo Observatorium. wanneer een van de steunkabels losraakt. NSF heeft de University of Central Florida gemachtigd, die Arecibo beheert, om alle redelijke stappen te ondernemen en de beschikbare middelen te gebruiken om de situatie aan te pakken, terwijl veiligheid de hoogste prioriteit bleef. UCF handelde snel, en het evaluatieproces volgde de verwachte tijdlijn, gezien de leeftijd van de faciliteit, de complexiteit van het ontwerp en het potentiële risico voor werknemers.

De technische teams hadden het hulpkabelsysteem ontworpen en waren klaar om de structurele noodstabilisatie van het hulpkabelsysteem te implementeren. Terwijl het observatorium de levering van twee vervangende hulpkabels regelde, evenals twee tijdelijke kabels, een hoofdkabel brak op dezelfde toren op 6 november. Op basis van de spanningen op de tweede gebroken kabel - die ruim binnen zijn vermogen had moeten zijn om te functioneren zonder te breken - concludeerden ingenieurs dat de resterende kabels waarschijnlijk zwakker zijn dan oorspronkelijk geprojecteerd.

"Leiderschap bij Arecibo Observatory en UCF hebben prijzenswaardig werk geleverd door deze situatie aan te pakken, snel handelen en alle mogelijke opties nastreven om dit ongelooflijke instrument te redden, " zei Ralph Gaume, directeur van de afdeling Astronomische Wetenschappen van NSF. "Tot deze beoordelingen binnenkwamen, onze vraag was niet of het observatorium gerepareerd moest worden, maar hoe. Maar op het einde, een overdaad aan gegevens toonde aan dat we dit simpelweg niet veilig konden doen. En dat is een grens die we niet kunnen overschrijden."

De reikwijdte van het ontmantelingsplan van NSF zou alleen gericht zijn op de 305-meter telescoop en is bedoeld om andere delen van het observatorium veilig te behouden die beschadigd of vernietigd zouden kunnen worden in het geval van een ongeplande, catastrofale ineenstorting. Het plan heeft tot doel zoveel mogelijk van de resterende infrastructuur van Arecibo Observatory te behouden, zodat het beschikbaar blijft voor toekomstig onderzoek en educatieve missies.

Het ontmantelingsproces omvat het ontwikkelen van een technisch uitvoeringsplan en het zorgen voor naleving van een reeks wettelijke, milieu, veiligheids- en culturele vereisten in de komende weken. NSF heeft toestemming gegeven voor een fotografisch onderzoek met hoge resolutie met behulp van drones, en overweegt opties voor forensische evaluatie van de gebroken kabel - als een dergelijke actie veilig zou kunnen worden uitgevoerd - om te zien of nieuw bewijsmateriaal de lopende plannen zou kunnen informeren. Deze werkzaamheden zijn al begonnen en zullen gedurende de gehele planning van de ontmanteling worden voortgezet. Apparatuur en andere materialen worden tijdelijk verplaatst naar gebouwen buiten de gevarenzone. Als alle nodige voorbereidingen zijn getroffen, de telescoop zou worden onderworpen aan een gecontroleerde demontage.

Na de ontmanteling van de telescoop, NSF zou van plan zijn operaties te herstellen op activa zoals de LIDAR-faciliteit van het Arecibo Observatory - een waardevol hulpmiddel voor geo-ruimteonderzoek - evenals in het bezoekerscentrum en de offsite Culebra-faciliteit, die gegevens over bewolking en neerslag analyseert. NSF wil ook mogelijkheden onderzoeken om de educatieve capaciteiten van het leercentrum uit te breiden. De veiligheidsmaatregelen als gevolg van de COVID-19-pandemie blijven waar nodig van kracht.

Sommige Arecibo-operaties, waarbij de door de telescoop verzamelde gearchiveerde gegevens worden geanalyseerd en gecatalogiseerd, zouden worden voortgezet. UCF heeft in 2019 verbeterde cloudopslag- en analysemogelijkheden verzekerd via een overeenkomst met Microsoft, en het observatorium werkt aan het migreren van gegevens ter plaatse naar servers buiten het getroffen gebied.

Gebieden van het observatorium die kunnen worden getroffen door een ongecontroleerde ineenstorting zijn geëvacueerd sinds de kabelbreuk in november en zullen tijdens de ontmanteling gesloten blijven voor onbevoegd personeel. NSF en UCF zullen zich inspannen om het risico in het gebied te minimaliseren in het geval van een onverwachte instorting. NSF heeft prioriteit gegeven aan een snelle, grondige procedure met de bedoeling een dergelijke gebeurtenis te vermijden.

NSF erkent de culturele en economische betekenis van Arecibo Observatory voor Puerto Rico, en hoe de telescoop dient als inspiratie voor Puerto Ricanen die onderwijs en werkgelegenheid in STEM overwegen. Het doel van NSF is om samen te werken met de Puerto Ricaanse overheid en andere belanghebbenden en partners om de mogelijkheid te onderzoeken om middelen van het Arecibo Observatorium in te zetten voor educatieve doeleinden.

"Gedurende zijn leven, Arecibo Observatory heeft ons begrip van de ionosfeer helpen transformeren, laat ons zien hoe dichtheid, samenstelling en andere factoren werken samen om dit kritieke gebied te vormen waar de atmosfeer van de aarde de ruimte ontmoet, " zei Michael Wiltberger, hoofd van de afdeling Geospace van NSF. "Hoewel ik teleurgesteld ben over het verlies van onderzoekscapaciteiten, Ik geloof dat dit proces een noodzakelijke stap is om het vermogen van de onderzoeksgemeenschap om de andere activa van Arecibo Observatory te gebruiken te behouden en hopelijk ervoor te zorgen dat belangrijk werk in de faciliteit kan worden voortgezet."

Technische samenvatting

De telescoop van Arecibo Observatory bestaat uit een radioschotel 1, 000 voet (305 meter) breed in diameter met een 900-tons instrumentenplatform dat 450 voet erboven hangt. Het platform is opgehangen aan kabels die zijn verbonden met drie torens.

Op 10 augustus 2020, een hulpkabel is mislukt, glipt uit zijn kom in een van de torens en laat een snee van 30 meter achter in de schaal eronder. NSF heeft Arecibo Observatory gemachtigd om alle redelijke stappen te ondernemen en beschikbare fondsen te gebruiken, die miljoenen dollars bedroegen, om de analyse en apparatuur te beveiligen die nodig zijn om de situatie aan te pakken. Ingenieurs waren bezig om te bepalen hoe de schade kon worden hersteld en hoe de integriteit van de constructie kon worden bepaald toen een hoofdkabel die op dezelfde toren was aangesloten, op 6 november brak.

De tweede kabelbreuk was onverwacht - technische beoordelingen na het falen van de hulpkabel gaven aan dat de structuur stabiel was en dat het planningsproces om de telescoop weer operationeel te maken aan de gang was. Ingenieurs ontdekten vervolgens dat deze 3-inch hoofdkabel brak bij ongeveer 60% van wat de minimale breeksterkte had moeten zijn tijdens een periode van rustig weer, het verhogen van de mogelijkheid dat andere kabels zwakker zijn dan verwacht.

Inspecties van de andere kabels brachten nieuwe draadbreuken aan het licht op enkele van de hoofdkabels, die oorspronkelijk waren voor de structuur, en bewijs van aanzienlijke slip bij verschillende stopcontacten die de resterende hulpkabels vasthouden, die werden toegevoegd tijdens een refit in de jaren negentig die het instrumentenplatform zwaarder maakten.

Thornton Tomasetti, het door UCF ingehuurde ingenieursbureau om de constructie te beoordelen, ontdekte dat, gezien de kans dat een andere kabel faalt, reparatiewerkzaamheden aan de telescoop - inclusief mitigerende maatregelen om deze te stabiliseren voor extra werk - zouden onveilig zijn. Stresstests om een ​​nauwkeurigere meting van de sterkte van de resterende kabels vast te leggen, kunnen de structuur doen instorten, Thornton Tomasetti gevonden. Het bedrijf adviseerde een gecontroleerde sloop om het gevaar van een onverwachte instorting uit te sluiten.

"Hoewel het ons verdriet doet om deze aanbeveling te doen, wij vinden dat de constructie zo snel als pragmatisch mogelijk gecontroleerd moet worden afgebroken, " aldus de aanbeveling voor een actiebrief ingediend door Thornton Tomasetti. "Het is daarom onze aanbeveling om snel plannen te maken voor de ontmanteling van het observatorium en een gecontroleerde sloop van de telescoop uit te voeren."

UCF huurde ook twee andere ingenieursbureaus in om de situatie te beoordelen. Een aanbevolen onmiddellijke stabilisatie-actie. De andere, na het bekijken van het model van Thornton Tomasetti, was het erover eens dat er geen manier is om de stabiliteit van de constructie veilig te verifiëren en adviseerde om personeel op de platforms of torens van de telescoop niet toe te laten.

"Er moet nog kritisch werk worden verricht op het gebied van atmosferische wetenschappen, planetaire wetenschappen, radioastronomie en radarastronomie, UCF-voorzitter Alexander N. Cartwright zei. "UCF staat klaar om zijn ervaring met het observatorium te gebruiken om samen met andere belanghebbenden het soort inzet en financiering na te streven dat nodig is om door te gaan en voort te bouwen op Arecibo's bijdragen aan de wetenschap."

Na ontvangst van de gecontracteerde beoordelingen, NSF schakelde een onafhankelijk ingenieursbureau en het Army Corps of Engineers in om de bevindingen te beoordelen. Het door NSF ingehuurde bedrijf stemde in met de aanbevelingen van Thornton Tomasetti en sprak zijn bezorgdheid uit over het aanzienlijke gevaar van ongecontroleerde ineenstorting. Het Army Corps of Engineers adviseerde om aanvullend fotografisch bewijs van de faciliteit te verzamelen en een volledige forensische evaluatie van de gebroken kabel.

Gezien het feit dat voor elk stabilisatie- of reparatiescenario werknemers zich op of in de buurt van de telescoopstructuur moeten bevinden, de mate van onzekerheid over de sterkte van de kabels en de extreme krachten op het werk, NSF accepteerde de aanbeveling om zich voor te bereiden op de gecontroleerde ontmanteling van de 305-meter telescoop.