充气月球射电望远镜可以窥视宇宙的黑暗时代

欧洲科学家正在开发一种充气无线电阵列的概念，可以从月球表面研究宇宙的月球宇宙黑暗时代。荷兰天文学家马克·科雷恩·沃尔特今年早些时候在伦敦举行的射电月球天文学会议上提出了这个概念。(图片鸣谢:欧空局/英国皇家学会)
（神秘的望远地球uux.cn）据美国太空网（Tereza Pultarova ）：欧洲科学家正在开发一种充气射电望远镜概念，可以在月球上进行开创性的窥视科学研究。
这个想法是黑代基于欧洲航天局(ESA)工程师最近的一项可行性研究，提出了一个印刷在超轻型太空毯材料kapton上的充气无线电天线阵列，它将折叠在计划中的月球宇宙欧洲大型后勤着陆器(也称为Argonaut)中前往月球。
“你把系统折叠起来，射电然后往里面充入气体，望远给它充气。窥视它就像是黑代月球上的一个充气床垫，”荷兰奈梅亨大学的充气射电天文学家马克·科雷恩·沃尔特在今年早些时候在伦敦举行的月球天文学会议上说，他领导着欧空局的月球宇宙天体物理月球天文台科学小组。
天文学家对在月球的射电远端建造射电望远镜感兴趣，因为该地区没有地球上技术产生的无线电噪音。与地球不同，月球没有吸收无线电波的大气层，这使它成为探测无线电波的便利场所。除此之外，在为期两周的农历夜晚，月球的远端也免受太阳无线电干扰。克莱恩·沃尔特说，所有这些因素结合在一起，使月球成为“太阳系中无线电最安静的地方”。
因此，放置在这个区域的望远镜将能够探测到无法从地球表面研究的信号。其中一些信号相当珍贵，因为它们可以让天文学家窥视第一批恒星和星系开始形成之前宇宙生命的最初几亿年。
月球望远镜将寻找的信号类型是天文学家所说的由原子氢产生的21厘米发射线，它在大爆炸后的头几亿年中弥漫宇宙。氢原子发出的辐射最初在电磁波谱的微波范围内，但由于天文学家将在宇宙的最深处寻找它，他们将寻找难以观测的长无线电波。这是因为宇宙加速膨胀引起的红移效应在微波到达我们之前已经将其拉长了。
“为了寻找这种类型的辐射，你需要去月球的远端，这样你就可以阻挡我们自己产生的辐射，并且没有大气层，”克莱恩·沃尔特说。“然后你可以绘制氢的地图，并在它形成宇宙中的第一个结构时追踪它。你可以观察不同的红移，绘制特定时刻的宇宙地图，观察整个宇宙的演变。”
天文学家称宇宙历史上的这个神秘时期为黑暗时代和宇宙黎明。即使是著名的詹姆斯·韦伯太空望远镜，也无法看到如此遥远的过去，该望远镜已经证明了其观测最古老星系的能力。
因此，位于月球远端的望远镜被列入了世界太空机构目前正在考虑的天文学潜在的下一件大事的名单中。但是这样一个项目带来了许多挑战。首先，还不存在能让人类高效地将数十或数百个无线电天线运送到月球的技术。
因此，欧空局的可行性研究分析了Argonaut月球着陆器如何用于部署这样一个阵列，目前预计该着陆器将在2030年左右进行首次月球访问。
Argonaut的运载能力为1.5公吨(1.67吨)，旨在安装在欧洲延迟的重型火箭阿丽亚娜6号的整流罩上，该火箭可能在今年晚些时候进行首次飞行。该研究发现，Argonaut可以轻松地将16个标准无线电天线阵列一次性传送到月球，但Klein Wolt表示，这不足以提供足够详细地研究黑暗时代所需的灵敏度和分辨率。因此，人们试图开发一种可充气阵列，它可以在更轻的质量下包含更多的天线。
“我们可以考虑把(天线的)另一面的电子元件也印刷出来；我们甚至可以考虑将太阳能电池板印刷在大型开放空间之间，”Klein Wolt说。“然后我们有了一个部署，它变得相当大。我们有32乘32个元素，甚至可能更大，我们使用着陆器作为中央单元，所以一切都在那里连接到着陆器。”
欧洲团队目前正在研究天线原型，未来可以直接在月球上测试，以帮助科学家了解多尘的月球环境如何影响他们的性能。
“我们有几个选择来建造原型并测试它们，”Klein Wolt说。“这就是我们今天的工作。它不需要在远端进行测试；这可能是一个近地任务，就像阿波罗任务一样。我们有很多选择可以探索。”
从月球表面进行天文观测，还有其他更温和、更近期的计划。例如，中国科学家设想了一个围绕月球赤道运行的微型卫星星座，在月球远侧进行无线电测量，并从面向地球的一侧向地球发送数据。他们说他们可能会在2026年发射那个任务。美国宇航局领导的月球表面电磁实验夜(LuSEE-Night)探路者任务可能会在更早的2025年对月球表面的黑暗时代信号进行首次粗略测量。