我在阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜阵地遇到的第一位科学家戴着便携式氧气罐。在安第斯山脉海拔 16,400 英尺的高度，如果没有鼻孔里的管子，他根本无法清晰思考。他负责运营观测站的“大脑”——一台超级计算机，其算力相当于三百万台笔记本电脑协同工作，每秒将望远镜 66 个碟盘发出的光线进行万万亿次的比较。这个地方的一切都为高海拔生存而设计。弧形屋顶能抵御时速 145 英里的狂风。加热毯可以防止马桶水箱结冰。尽管风力强劲，温度变化剧烈，碟盘本身仍能以 0.6 弧秒的精度指向天空。人才是最薄弱的环节。科学家解释说，工作人员每天只能在高海拔的 ALMA“高地”停留六个小时。我写下这些的时候，突然感到头晕。
几分钟后，我平躺在医务室的帆布床上，戴着氧气面罩以避免晕厥，透过窗户望着这片死寂、如同火星般的景色。银色的射电碟盘正进行着一场安静的芭蕾，在红色的尘土上整齐划一地摆动。它们的同步性和精确性是 ALMA 成为有史以来最宏伟陆基望远镜的两个原因。另一个原因是观测站无与伦比的适应性；它拥有最多的碟盘，可以被运往不同的地点。因为所有这些特殊功能，ALMA 将会产生比哈勃太空望远镜清晰十倍的图像。
望远镜一直存在一个主要问题：地球大气层会弯曲光线，扭曲图像。这就是为什么望远镜常常建在高海拔地区，那里大气层更稀薄，也是为什么 NASA 将哈勃送入太空——完全脱离大气层。但太空望远镜并非完美。它们本质上是一种妥协。它们必须足够大以捕捉微弱的光线，但又必须足够小以便装载到火箭上，而且维修或升级要么需要极其昂贵的轨道飞行任务，要么根本不可能。然而，如今，日益复杂的自适应光学技术能够补偿大气层的模糊效应，使得许多地球上的望远镜和我们能够发射到太空的望远镜一样好。ALMA 捕捉的是无线电波，不久之后，工作人员将为另外两个观测可见光的新项目奠基：三十米望远镜，其分辨率将是哈勃的十倍以上；以及大型巡天望远镜，它将每隔几天对整个天空进行一次拍照。
ALMA 的 66 个天线碟盘共同组成一个巨大的望远镜，通过将孔径从 500 英尺改变到 10 英里，可以观察到精细细节或广阔的特征。为了实现这种灵活性，工作人员使用重达 100 吨的碟盘，每个碟盘都由一辆拥有 28 个轮胎的巨型卡车运输。每个天线都被精确放置（精度达到零点几毫米）在 192 个基座之一上，这些基座与附近的超级计算机有硬线连接。
ALMA 将观测一个气体云
盘旋着进入银河系中心的黑洞。到今年年底，当所有碟盘都上线运行时，ALMA 将拥有比任何观测非常短波无线电波的望远镜高 100 倍的成像分辨率。这些无线电波源自尘埃和遥远的星系。但它已经取得了一些令人瞩目的发现。今年三月，天文学家们发现了数量惊人的“星暴”星系，这些星系形成新恒星的时间比人们预想的早了十亿年。今年夏天，他们可能发现了恒星附近存在帮助行星、小行星和彗星形成的尘埃陷阱的证据。最终，ALMA 将观测一个气体云盘旋着进入银河系中心的黑洞，寻找遥远世界生命的分子迹象，并测量神秘物质“暗物质”的位置和密度——所有这一切都将从地球上一片高地沙漠中进行。
本文最初发表于2013年9月的《大众科学》杂志。
