Το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder και η Lunar Resources Inc. μόλις κέρδισαν τη χρηματοδότηση της NASA για τη μελέτη της δυνατότητας κατασκευής ενός ραδιοτηλεσκοπίου στην μακρινή πλευρά της Σελήνης. Το έργο, που ονομάζεται FarView , θα συγκέντρωνε οικοδομικά υλικά από την ίδια την επιφάνεια της Σελήνης και θα χρησιμοποιούσε ρομποτικά ρόβερ για να κατασκευάσει ένα τεράστιο, περίπλοκο δίκτυο καλωδίων και κεραιών σε έκταση 400 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Όταν ολοκληρωθεί, το FarView θα επέτρεπε στους αστρονόμους του ραδιοφώνου να παρατηρούν τον ουρανό σε μήκη κύματος ραδιοφώνου χαμηλής συχνότητας με πρωτοφανή σαφήνεια.
Τα ραδιοτηλεσκόπια λειτουργούν καλύτερα μεμονωμένα. Στη Γη, εάν οι χειριστές ραδιοτηλεσκοπίων θέλουν να «ακούνε» τον ουρανό χωρίς παρεμβολές, πρέπει να δημιουργήσουν τεράστια ζώνες αποκλεισμού γύρω από το τηλεσκόπιο όπου απαγορεύονται τα κινητά τηλέφωνα, το wi-fi, ακόμη και τα μπουζί από τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα. Το FarView προτείνει να τοποθετήσουμε ένα τηλεσκόπιο στο πιο ήσυχο μέρος που μπορούμε να σκεφτούμε, μακριά από τους Γήινους και τις θορυβώδεις συσκευές μας. Με αυτό το σεληνιακό παρατηρητήριο, οι αστρονόμοι θα μπορούν να ακούν το Σύμπαν πιο καθαρά από ποτέ, επιτρέποντάς τους να πάνε βαθύτερα στον χρόνο και στο χώρο, ίσως ακόμη και στους κοσμικούς σκοτεινούς αιώνες όταν σχηματίζονταν τα πρώτα αστέρια.
Το ραδιοτηλεσκόπιο Green Bank, Δυτική Βιρτζίνια, απαιτεί μια μεγάλη «Ήσυχη ζώνη» που το περιβάλλει για να αποφευχθούν παρεμβολές. Προσφορά: Geremia, Wikipedia Commons.
Απλώς μπορεί να λειτουργήσει, αν και το σχέδιο βρίσκεται ακόμα στα πρώτα στάδια. Το FarView χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα Innovative Advanced Concepts (NIAC) της NASA, το οποίο συνεργάζεται με επιχειρηματίες για τη χρηματοδότηση ιδεών που είναι καινοτόμες και τεχνικά άρτιες, αλλά σε μεγάλο βαθμό αδοκίματες και ακόμη σε αρχικό στάδιο. Τα έργα NIAC αποτελούν μια ματιά στις δυνατότητες εξερεύνησης του διαστήματος μια δεκαετία ή περισσότερο στο μέλλον. Θα είναι ακόμη μακρύς ο δρόμος για να δημιουργηθεί το προτεινόμενο παρατηρητήριο με βάση τη Σελήνη.
Ο Δρ Alex Ignatiev, Chief Technology Officer της Lunar Resources, είναι βέβαιος ότι μπορούν να τα καταφέρουν και να το κάνουν χωρίς να σπάσουν τα χρήματα. «Θα μπορούσαμε να φτιάξουμε το FarView με περίπου 10% του κόστους του τηλεσκοπίου James Webb και να λειτουργήσουμε για περισσότερα από 50 χρόνια». αυτός είπε . Είναι ένα εντυπωσιακό γκολ.
Κτίριο με σεληνιακό έδαφος
Το κλειδί για τη μείωση του κόστους είναι η κατασκευή του FarView χρησιμοποιώντας υλικά που είναι ήδη διαθέσιμα στη Σελήνη, αλλιώς γνωστή ως in-situ resource utilization (ISRU). Το ISRU έχει γίνει τσιτάτο τα τελευταία χρόνια όσον αφορά την εξερεύνηση της Σελήνης και του Άρη, καθώς θα είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η μακροχρόνια ανθρώπινη δραστηριότητα στη Σελήνη και τον Άρη. Σε αυτήν την περίπτωση, το ISRU θα επιτρέψει στο FarView να μειώσει το ακριβό κόστος της διαφυγής από την ενοχλητική βαρύτητα της Γης κατασκευάζοντας το τηλεσκόπιο από Σεληνιακό ρεγολίθο.
Η ακριβής διαδικασία κατασκευής του FarView βασίζεται σε δύο τεχνικές. Η πρώτη είναι η ηλεκτρόλυση λιωμένου ρεγόλιθου (τήξη σεληνιακού εδάφους για διαχωρισμό των μετάλλων από το οξυγόνο) και η δεύτερη είναι η εναπόθεση υπό κενό (αποθέτοντας λεπτά φιλμ σαν φύλλο υλικού). Η Lunar Resources έχει εμπειρία και στις δύο τεχνικές σε μικρή κλίμακα. θα χρειαστεί να αυξηθούν για να δημιουργηθεί το τεράστιο παρατηρητήριο FarView.
Κατά τη διάρκεια μιας μελλοντικής λειτουργίας στο διάστημα (FISO) τηλεπικοινωνιακή παρουσίαση Τον περασμένο Δεκέμβριο, ο Ignatiev εξήγησε ότι ο ρεγόλιθος σε όλη τη Σελήνη είναι ένα μείγμα μεταλλικών οξειδίων, με περισσότερο σίδηρο στο Mares και περισσότερο αλουμίνιο στα Highlands και στοιχεία όπως το πυρίτιο και το μαγνήσιο διαθέσιμα παντού. «Η πρόκλησή μας λοιπόν όσον αφορά την παραγωγή στο φεγγάρι με πρώτες ύλες», είπε, «είναι να σπάσουμε αυτόν τον δεσμό ρεγολίθου-οξυγόνου… και να αποκτήσουμε τα ακατέργαστα στοιχεία από αυτόν τον ρεγόλιθο» χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά ρεύματα.
Απεικόνιση καλλιτέχνη ενός ρόβερ που τοποθετεί κεραίες στην μακρινή πλευρά της Σελήνης. Πίστωση: Lunar Resources.
Ένα μικρό εργοστάσιο ρομποτικής επεξεργασίας θα εξάγει αυτά τα μέταλλα από το έδαφος και θα τα εναποθέτει σε ένα ρόβερ. Ο κύριος ερευνητής του FarView, Ronald Polidan, είπε στο FISO ότι καθώς το rover οδηγεί, «λιώνει την επιφάνεια του ρεγόλιθου σε ένα γυαλί και στη συνέχεια τοποθετεί τις μεταλλικές κεραίες σε αυτό, με καλώδια σύνδεσης και όλη την άλλη απαραίτητη υποδομή». Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, θα χρειαζόταν 26 μήνες για να κατασκευαστούν τα 100.000 δίπολα μήκους δέκα μέτρων που απαιτούνται για το τηλεσκόπιο. Το ρόβερ θα μπορούσε να λειτουργήσει μόνο κατά τη διάρκεια των Σεληνιακών ημερών (περίπου δύο γήινες εβδομάδες) και θα έπρεπε να αδρανεί κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Προκλήσεις και Ευκαιρίες
Η κατασκευή ενός σεληνιακού τηλεσκοπίου ακούγεται περίπλοκη, αλλά οι αρχές του είναι αρκετά ξεκάθαρες μετά την εξαγωγή των υλικών. Η τοποθέτηση λωρίδων από μεταλλικό φύλλο στην επιφάνεια της Σελήνης δεν πρέπει να είναι πολύ σκληρή και δεν απαιτείται μεγάλης κλίμακας φέρουσα κατασκευή για να λειτουργήσει. Το καλύτερο μέρος είναι ότι, θεωρητικά, τα μεταλλικά δίπολα μπορούν να επισκευαστούν και να επισκευαστούν, δίνοντας στο FarView μεγάλη διάρκεια ζωής.
Για να ξεκινήσει η λειτουργία, ωστόσο, πιθανότατα θα απαιτηθεί πρώτα κάποια άλλη υποδομή. Η ομάδα σχεδιάζει να κατασκευάσει ηλιακούς συλλέκτες και μπαταρίες από ρεγόλιθο επίσης, παρέχοντας πηγές ενέργειας για το τηλεσκόπιο. Ελπίζουν ότι τεχνικές ISRU όπως αυτές θα δοκιμαστούν και θα αποδειχθούν σε συνδυασμό με το Πρόγραμμα Artemis κατά τα επόμενα έτη.
Τέλος, για να πετύχει το FarView, θα πρέπει να δοθεί κάποια προσοχή στις επικοινωνίες. Όταν η Κίνα προσγειώθηκε τους Chang'e 4 lander στην μακρινή πλευρά της Σελήνης το 2019, έπρεπε πρώτα να τοποθετήσουν έναν δορυφόρο επικοινωνιών (Queqiao) στο σημείο Γη-Σελήνη L2 Lagrange, για να επιτρέψουν στο προσεδάφιο να μιλήσει με τη Γη. Η NASA δεν έχει ακόμη διαθέσιμο τέτοιο δορυφόρο – και η συνεργασία με την Κίνα στο διάστημα ήταν πολιτικά δύσκολη τα τελευταία χρόνια. Ένα παρατηρητήριο της Σελήνης θα απαιτήσει κάποια καινοτομία: είτε στη μηχανική είτε στη διπλωματία.
Είναι τα Σεληνιακά Παρατηρητήρια το Μέλλον της Αστρονομίας;
Με νέους μεγάλους αστερισμούς όπως το Starlink να κυκλοφορούν στο διαδίκτυο τις επόμενες δεκαετίες, η αστρονομία με βάση τη Γη γίνεται όλο και πιο προκλητική. Αυτά τα σμήνη δορυφόρων που πετούν χαμηλά δημιουργούν φωτεινές λωρίδες φωτός που μολύνουν τις τηλεσκοπικές εικόνες. Τα σεληνιακά παρατηρητήρια μπορεί να φαίνονται σαν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για την παράκαμψη αυτού του προβλήματος. Αλλά το γεγονός είναι ότι για τους περισσότερους τύπους τηλεσκοπίων, απλά δεν μπορείτε να ξεπεράσετε το κόστος και την ευκολία της κατασκευής τους στη Γη, ακόμα κι αν το Starlink μπαίνει στο δρόμο τους περιστασιακά. Ως εκ τούτου, φαίνεται πιθανό ότι τα σεληνιακά παρατηρητήρια όπως το FarView θα συμπληρώσουν μόνο τα παρατηρητήρια που βασίζονται στη Γη, όχι θα τα αντικαταστήσουν, τουλάχιστον όχι σύντομα. Ούτε καν με την ISRU.
Ραβδώσεις σε εικόνες τηλεσκοπίων με βάση τη Γη, που προκλήθηκαν από μια πρώιμη παρτίδα δορυφόρων Starlink τον Νοέμβριο του 2019. Πίστωση εικόνας: NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVE/Clara Martínez-Vázquez και Cliff Johnson.
Το FarView είναι συναρπαστικό όχι επειδή λύνει το πρόβλημα Starlink (το οποίο ούτως ή άλλως επηρεάζει κυρίως τα οπτικά τηλεσκόπια), αλλά επειδή το FarView προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία για ραδιοαστρονομία χαμηλής συχνότητας, κάτι που δεν είναι βιώσιμο στη Γη λόγω όλου του ραδιοφωνικού θορύβου που δημιουργούμε. Με το FarView, θα μπορούσαμε να μάθουμε πράγματα για τους κοσμικούς σκοτεινούς αιώνες που απλά δεν είναι δυνατά με την υποδομή που βασίζεται στη Γη. Η επιστημονική του αξία είναι τεράστια. Απλώς μην υπολογίζετε ότι θα λειτουργήσει ως υποκατάστατο των κανονισμών μεγα-αστερισμού ή μετριασμός φωτεινότητας που μειώνει τις γραμμές τεχνικές. Θα χρειαζόμαστε ακόμα αυτούς για να διασφαλίσουμε ότι η αστρονομία που βασίζεται στη Γη μπορεί να συνυπάρξει με τους μεγα-αστερισμούς, γιατί κανένας από τους δύο δεν πρόκειται να πάει πουθενά σύντομα.
Νέα επίγεια τηλεσκόπια όπως το Παρατηρητήριο Vera Rubin και το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο πρόκειται να κάνουν καταπληκτικά πράγματα την επόμενη δεκαετία. Εάν και όταν το FarView τα ενώσει, μπορεί να ηχήσει σε μια νέα χρυσή εποχή της αστρονομίας, με τηλεσκόπια της Γης, του Διαστήματος και της Σελήνης να συνεργάζονται για να κατανοήσουν τη θέση μας στο Σύμπαν. Είναι ένας στόχος που αξίζει να επιδιώξουμε και με λίγη συνεργασία και ευρηματικότητα, μπορεί να έρθει νωρίτερα από ό,τι πιστεύουμε.
Μάθε περισσότερα:
- Daniel Strain, ' Έργο που χρηματοδοτείται από τη NASA για την εξερεύνηση του μοναδικού σεληνιακού παρατηρητηρίου , 'CU Boulder Σήμερα.
- Ronald Polidan και Alex Ignatiev, ' In-Situ Κατασκευή Σεληνιακής Επιφάνειας, 'FISO Telecon.
- Ρόναλντ Πόλινταν, ' FarView – Ένα In Situ Κατασκευασμένο σεληνιακό ραδιοπαρατηρητήριο, 'NASA.
- Ελίζ Χου. ' Εισαγάγετε την Ήσυχη Ζώνη: Όπου απαγορεύεται η υπηρεσία κινητής τηλεφωνίας, το Wi-Fi , 'NPR.