Радиотелескоп отправится на обратную сторону Луны в 2025 году

Небольшая миссия по тестированию технологии обнаружения радиоволн космического Темного века более 13,4 миллиардов лет назад отправится на обратную сторону Луны в 2025 году.

Миссия Lunar Surface Electro Magnetic Experiment-Night, или сокращенно LuSEE-Night, представляет собой небольшой радиотелескоп, финансируемый НАСА и Министерством энергетики США при участии ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Брукхейвенской национальной лаборатории, Университета Калифорния, Беркли и Университет Миннесоты.

LuSEE-Night стартует в рамках программы НАСА по коммерческой лунной полезной нагрузке. Темные века — это запоминающееся название, данное периоду времени после Большого взрыва, когда первые звезды и галактики только начинали формироваться и ионизировать нейтральный газообразный водород, наполнявший Вселенную.

Об этом периоде мало что известно, несмотря на попытки космического телескопа Джеймса Уэбба начать исследование этой эпохи. Нейтральный водород, присутствовавший во времена Темных веков, был способен поглотить часть излучения космического микроволнового фона, создавая провал в интенсивности радиоволн той эпохи на частотах от 0,5 до 50 мегагерц.

«Мы ищем этот очень крошечный провал, который потенциально может быть сигналом Темных веков», — сказала в своем заявлении Кая Ротермунд из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Атмосфера Земли в сочетании с земными радиопомехами заглушает этот слабый сигнал. Решение — отправиться на обратную сторону Луны, где нет атмосферы и Земли и не виден весь ее радиошум.

«Если вы находитесь на обратной стороне Луны, у вас есть нетронутая, радиотихая среда, из которой вы можете попытаться обнаружить этот сигнал из Темных веков», — сказал Ротермунд. «LuSEE-Night — это миссия, показывающая, можем ли мы проводить подобные наблюдения из места, в котором мы никогда не были, а также в диапазоне частот, который мы никогда не могли наблюдать».

На Луне к LuSEE-Night присоединится LuSEE-Lite, который в 2024 году отправится в бассейн Шрёдингера, расположенный на обратной стороне около южного полюса Луны. LuSEE-Lite будет работать при дневном свете, а LuSEE-Night проверит такие технологии, как антенны и батареи, чтобы увидеть, смогут ли они эффективно работать в морозных условиях лунной ночи, когда температура может достигать минус 280 градусов по Фаренгейту (минус 170 градусов по Цельсию).

Хотя на обратной стороне Луны бывает как дневное, так и ночное время, ночь длится две недели, поэтому любая длительная миссия на Луну должна иметь дело с этим. Поскольку LuSEE-Night не сможет видеть Землю с обратной стороны Луны, от ее имени с Землей должен будет связаться спутник-ретранслятор.

Ротермунд и ее коллеги из лаборатории Беркли строят две пары антенн, которые будут летать в LuSEE-Night, чтобы попытаться обнаружить поглощение водорода в радиоволнах космического Темного века. Антенны имеют длину 20 футов (6 метров) от кончика до кончика, подпружинены и рассчитаны на разматывание при приземлении.

«Проектирование посадки научного инструмента на обратной стороне Луны является огромным достижением», — сказал Аритоки Сузуки из Berkeley Labs. «Если мы сможем продемонстрировать, что это возможно — что мы можем добраться туда, развернуться и пережить ночь — это может открыть поле для сообщества и будущих экспериментов».

Первая в истории успешная посадка на обратной стороне Луны произошла в 2019 году, когда китайская миссия «Чанъэ-4» приземлилась и запустила небольшой вездеход под названием «Юйту-2».

LuSEE-Night можно рассматривать как предшественник гораздо более крупного и амбициозного радиотелескопа. Ученые уже давно предлагают построить на обратной стороне Луны радиотелескоп, который мог бы исследовать весь радиоспектр без радиочастотных помех с Земли и, следовательно, обнаруживать частоты, необнаружимые с нашей планеты.

Такой телескоп поставит перед собой интригующие инженерные задачи, например, как построить большой телескоп в условиях низкой гравитации и низких температур Луны. Вполне возможно, что потребуется более крупный и более чувствительный телескоп, поскольку LuSEE-Night не обязательно сможет обнаружить Темные века.

Прежде всего, это демонстратор технологий, и любые научные результаты, которых он сможет достичь, будут бонусом. LuSEE-Night будет доставлен на Луну в сотрудничестве с Firefly Aerospace, которая строит посадочный модуль Blue Ghost, который доставит его. Планируется, что LuSEE-Night будет работать на Луне в течение 18 месяцев, заряжая свои батареи с помощью солнечной энергии в течение двухнедельных лунных дней.