Kolorādo universitāte Boulder un Lunar Resources Inc tikko ieguva NASA finansējumu, lai izpētītu iespēju uzbūvēt radioteleskopu Mēness tālākajā pusē. Projekts, saukts FarView , ievāktu būvmateriālus no pašas Mēness virsmas un izmantotu robotizētus roverus, lai izveidotu masīvu, sarežģītu vadu un antenu tīklu 400 kvadrātkilometru platībā. Kad tas būs pabeigts, FarView ļaus radioastronomiem bezprecedenta skaidrībā novērot debesis zemas frekvences radio viļņu garumā.
Radioteleskopi vislabāk darbojas izolēti. Ja uz Zemes radioteleskopu operatori vēlas “dzirdēt” debesis bez traucējumiem, viņiem ir jāizveido milzīgs izslēgšanas zonas ap teleskopu, kur ir aizliegti mobilie tālruņi, Wi-Fi un pat aizdedzes sveces no benzīna automašīnām. FarView ierosina novietot teleskopu klusākajā vietā, kādu vien varam iedomāties, prom no zemes iedzīvotājiem un mūsu trokšņainajiem sīkrīkiem. Izmantojot šo Mēness observatoriju, astronomi spētu klausīties Visumu skaidrāk nekā jebkad agrāk, ļaujot viņiem atgriezties laikā un telpā, iespējams, pat līdz kosmiskajam tumšajam laikmetam, kad veidojās pirmās zvaigznes.
Lai izvairītos no traucējumiem, Green Bank radioteleskopam Rietumvirdžīnijā ir nepieciešama liela 'klusā zona'. Kredīts: Geremia, Wikipedia Commons.
Tas vienkārši varētu darboties, lai gan plāns joprojām ir agrīnā stadijā. FarView tiek finansēts no NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) programmas, kas sadarbojas ar uzņēmējiem, lai finansētu idejas, kas ir novatoriskas un tehniski pamatotas, taču lielākoties nav izmēģinātas un joprojām ir sākuma stadijā. NIAC projekti ir ieskats kosmosa izpētes iespējām desmit gadus vai ilgāk nākotnē. Līdz ierosinātās uz Mēness balstītās observatorijas izveidei vēl būs garš ceļš.
Dr. Alekss Ignatjevs, Lunar Resources galvenais tehnoloģiju direktors, ir pārliecināts, ka viņi spēs to paveikt, un to izdarīt, nesalaužot banku. 'Mēs varētu izveidot FarView par aptuveni 10% no Džeimsa Veba teleskopa izmaksām un darboties vairāk nekā 50 gadus,' viņš teica . Tas ir iespaidīgs mērķis.
Ēka ar Mēness augsni
Galvenais, lai samazinātu izmaksas, ir izveidot FarView, izmantojot materiālus, kas jau ir pieejami uz Mēness, ko citādi sauc par in-situ resursu izmantošanu (ISRU). ISRU pēdējos gados ir kļuvis par modes vārdu attiecībā uz Mēness un Marsa izpēti, jo tas būs nepieciešams, lai uzturētu ilgstošu cilvēka darbību uz Mēness un Marsa. Šajā gadījumā ISRU ļaus FarView samazināt dārgās izmaksas, kas rodas, izvairoties no Zemes nepatīkamās gravitācijas, izveidojot teleskopu no Mēness regolīta.
Precīzs FarView ražošanas process balstās uz divām metodēm. Pirmā ir izkausēta regolīta elektrolīze (mēness augsnes kausēšana, lai atdalītu metālus no skābekļa), bet otrā ir vakuuma nogulsnēšanās (plānas folijai līdzīgas materiāla plēves uzlikšana). Lunar Resources ir pieredze abās tehnikās nelielā mērogā; tie būs jāpalielina, lai izveidotu milzīgo FarView observatoriju.
Nākotnes operāciju kosmosā (FISO) laikā telekona prezentācija pagājušā gada decembrī Ignatjevs paskaidroja, ka regolīts pāri Mēnesim ir metālu oksīdu sajaukums, kurā ir vairāk dzelzs Mares un vairāk alumīnija augstienēs, kā arī tādi elementi kā silīcijs un magnijs. 'Mūsu izaicinājums attiecībā uz ražošanu uz Mēness ar izejvielām,' viņš teica, 'ir saraut šo regolīta-skābekļa saiti... un iegūt no šī regolīta neapstrādātus elementus', izmantojot elektriskās strāvas.
Mākslinieka attēlojums ar roveri, kurš noliek antenas Mēness tālākajā pusē. Kredīts: Lunar Resources.
Neliela robotizēta pārstrādes rūpnīca šos metālus ekstrahētu no augsnes un ievietotu roverā. FarView galvenais pētnieks Ronalds Polidans FISO pastāstīja, ka, braucot līdzi, roveris 'izkausē regolīta virsmu glāzē, pēc tam uzliek metāla antenas ar savienojošiem vadiem un visu pārējo nepieciešamo infrastruktūru'. Izmantojot šo metodi, teleskopam nepieciešamo 100 000 desmit metru garo dipolu izgatavošanai būtu nepieciešami 26 mēneši. Roveris varētu darboties tikai Mēness dienās (apmēram divas Zemes nedēļas), un naktīs tam būs jāguļ ziemas guļas režīmā.
Izaicinājumi un iespējas
Mēness teleskopa izveide izklausās sarežģīti, taču tā principi ir diezgan vienkārši, kad materiāli ir iegūti. Metāla folijas sloksņu klāšana pāri Mēness virsmai nedrīkst būt pārāk smaga, un, lai tā darbotos, nav nepieciešama liela mēroga nesoša konstrukcija. Labākā daļa ir tāda, ka teorētiski metāla dipoli ir izmantojami un labojami, nodrošinot FarView ilgu kalpošanas laiku.
Tomēr, lai sāktu darbību, vispirms, iespējams, būs nepieciešama kāda cita infrastruktūra. Komanda plāno būvēt arī saules paneļus un baterijas no regolīta, nodrošinot teleskopam barošanas avotus. Viņi cer, ka ISRU metodes, piemēram, šīs, tiks pārbaudītas un pierādītas kopā ar Artemis programma nākamajos gados.
Visbeidzot, lai FarView izdotos, būs jāņem vērā komunikācija. Kad Ķīna izkrauja viņu Chang’e 4 nolaišanās iekārta Mēness tālākajā pusē 2019. gadā viņiem vispirms bija jānovieto sakaru satelīts (Queqiao) Zemes-Mēness L2 Lagranža punktā, lai ļautu nolaišanās ierīcei sarunāties ar Zemi. NASA vēl nav pieejams šāds satelīts, un sadarbība ar Ķīnu kosmosā pēdējos gados ir bijusi politiski sarežģīta. Mēness tālākās puses observatorijai būs nepieciešami jauninājumi: vai nu inženierzinātnēs, vai diplomātijā.
Vai Mēness observatorijas ir astronomijas nākotne?
Tā kā nākamajās desmitgadēs tiešsaistē parādīsies jauni mega-zvaigznāji, piemēram, Starlink, uz Zemes balstītā astronomija kļūst arvien grūtāka. Šie zemu lidojošie satelītu bari rada spilgtas gaismas svītras, kas piesārņo teleskopa attēlus. Mēness observatorijas varētu šķist daudzsološa alternatīva, lai apietu šo problēmu. Bet fakts ir tāds, ka lielākajai daļai teleskopu veidu jūs vienkārši nevarat pārspēt izmaksas un ērtības, kas rodas to būvniecībā uz Zemes, pat ja Starlink laiku pa laikam traucē. Tādējādi šķiet iespējams, ka Mēness observatorijas, piemēram, FarView, tikai papildinās Zemes observatorijas, nevis tās aizstās, vismaz ne tuvākajā laikā. Pat ne ar ISRU.
Svītras Zemes teleskopa attēlos, ko izraisīja agrīna Starlink satelītu sērija 2019. gada novembrī. Attēla autoritāte: NSF Nacionālā optiskās-infrasarkanās astronomijas pētniecības laboratorija/CTIO/AURA/DELVE/Klāra Martinesa-Vázkesa un Klifs Džonsons.
FarView ir aizraujošs nevis tāpēc, ka tas atrisina Starlink problēmu (kas jebkurā gadījumā galvenokārt skar optiskos teleskopus), bet gan tāpēc, ka FarView piedāvā unikālu iespēju zemfrekvences radioastronomijai, kas nav dzīvotspējīga uz Zemes visa mūsu radītā radio trokšņa dēļ. Izmantojot FarView, mēs varētu uzzināt lietas par kosmiskajiem tumšajiem laikmetiem, kas vienkārši nav iespējamas ar Zemes infrastruktūru. Tā zinātniskā vērtība ir milzīga. Vienkārši nepaļaujieties uz to, ka tas darbosies kā mega-zvaigznāju noteikumu aizstājējs, vai svītru samazināšanas spilgtuma mazināšana metodes. Mums tie joprojām būs nepieciešami, lai nodrošinātu, ka uz Zemes bāzētā astronomija var pastāvēt līdzās mega zvaigznājiem, jo neviens no tiem tuvākajā laikā nekur nedosies.
Jauni zemes teleskopi, piemēram, Vera Rubin observatorija un ārkārtīgi lielais teleskops, nākamajā desmitgadē paveiks pārsteidzošas lietas. Ja un kad FarView tiem pievienosies, tas varētu vienkārši iestāties jaunā astronomijas zelta laikmetā, kad Zemes, kosmosa un Mēness teleskopi strādās kopā, lai izprastu mūsu vietu Visumā. Tas ir mērķis, uz kuru ir vērts tiekties, un ar nelielu sadarbību un atjautību tas var sasniegt ātrāk, nekā mēs domājam.
Uzzināt vairāk:
- Daniels Strains, ' NASA finansēts projekts, lai izpētītu unikālu Mēness observatoriju , 'CU Boulder šodien.
- Ronalds Polidans un Alekss Ignatjevs, ' In situ Mēness virsmas ražošana, 'FISO telekons.
- Ronalds Polidans, ' FarView — in situ ražota Mēness tālas puses radio observatorija, 'NASA.
- Elīza Hu. ' Ievadiet kluso zonu: kur ir aizliegts mobilo sakaru pakalpojums, Wi-Fi , 'NPR.