Радиотелескоп на обратной стороне Луны: зачем он там нужен и чем поможет науке


Источник: NASA
Весной 2020 года NASA одобрило проект создания огромного радиотелескопа на обратной стороне Луны. Согласно планам, его планируют создавать при помощи специализированных роботов DuAxel, поскольку команду строителей на Луну по понятным причинам отправить не получится.

Размер радиотелескопа будет поистине огромным — диаметром вплоть до 5 километров. Благодаря своему размеру он поможет астрономам изучать реликтовое излучение и получать новые знания о молодой Вселенной и ее эволюции. Но почему именно Луна? Разве на Земле нельзя создать нечто подобное?

Проблемы наземных радиотелескопов


Основная проблема состоит в том, что для получения качественной «картинки» при помощи радиоспектра нужна большая площадь рабочей поверхности. То есть настолько большая, насколько это возможно. С увеличением размера повышается точность определения координат источника, а также можно больше узнать о таких характеристиках этого источника, как форма, структура и тому подобные вещи. Для ученых очень важна разрешающая способность системы, от этого показателя напрямую зависит размер объектов, которые способен «увидеть» телескоп. Ну а разрешение зависит как раз от диаметра чаши телескопа и длины волны рабочего диапазона устройства.

Именно из-за необходимости увеличения размеров радиотелескопов на Земле строились и строятся такие гиганты, как Аресибо (к сожалению, он полностью разрушен из-за аварии и демонтирован), Небесный глаз, «Ратан-600» и другие.

Есть и еще один вариант: создание не огромных радиотелескопов, а кластерных систем, которые состоят из десятков или даже сотен отдельных небольших радиотелескопов. Примером кластерного радиотелескопа служит MeerKAT, который состоит из 64 отдельных телескопов. Он размещен в Южной Африке, в первый же день работы (его включили в 2016 году) телескоп обнаружил 1300 галактик на участке небосвода, где до этого ученые нашли всего 70 галактик.

Самым большим кластерным радиотелескопом на Земле можно считать SKA — радиоинтерферометр с общей площадью антенной решетки площадью больше 1 км². Пока что он не готов полностью, но к моменту реализации проекта в 2024 или 2025 годах его чувствительность раз в 50 превысит чувствительность любого другого радиотелескопа на Земле. При этом отдельные элементы кластерной системы расположены не рядом, а на огромном расстоянии друг от друга — в Австралии и Южной Африке. Количество отдельных антенн в SKA составляет несколько тысяч.

Еще одна проблема — в технической сложности создания крупных радиотелескопов. Что кластерные системы, что одиночки-гиганты — все они требуют огромных вложений и ресурсов. Но, в целом, техническая сложность и дороговизна — особенность практически всех проектов, направленных на изучение космоса, здесь вряд ли можно что-то поделать.

Ну и третий момент — радиоизлучение на самой Земле. Оно очень сильное. В некоторых секторах радиоспектра, например, коротких волнах, Земля, если на нее «посмотреть» радиотелескопом, будет даже «ярче» Солнца. Постороннее радиоизлучение очень мешает астрономам, а с развитием цивилизации ситуация лишь ухудшается, поскольку земной радиоэфир становится все насыщеннее. Это сравнимо со световым загрязнением, которое мешает наблюдениям Вселенной уже при помощи оптических телескопов — чем сильнее освещена Земля, тем сложнее наблюдать за космосом. Кстати, Солнце излучает и в радиоспектре, что тоже мешает наземным радиотелескопам вести наблюдение.

Обратная сторона Луны как идеальный вариант для астрономов

Идея создания радиотелескопа с обратной стороны сначала существовала лишь в качестве идеи. Много лет ее обсуждали, она прозвучала в рассказах и романах нескольких авторов научно-фантастических произведений.

Но в итоге идея стала рассматриваться с практической точки зрения. В 2020 году агентство NASA одобрило проект постройки самого большого радиотелескопа с заполненной апертурой. Главное предназначение проекта LCRT (Lunar Crater Radio Telescope), как и говорилось выше, — в изучении реликтового излучения Вселенной, хотя LCRT способен выполнять и другие задачи вроде наблюдения за космическими объектами.

Он сможет работать с радиоизлучением с длиной волны 10-50 м и частотой 6-30 МГц.

Размещать телескоп планируется в одном из подходящих для этого лунных кратерах. Роботы-строители займутся растягиванием проволочной сети с закреплением ее внутри кратера. Затем ровно по центру они же закрепят подвесной облучатель. О том, как будет происходит процесс строительства, схематически сообщается на картинке ниже.

Проект поддержан программой NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). Участники этого проекта выполнили первую часть работ, доказав фактическую возможность создания огромного телескопа на обратной стороне Луны. После этого агентство NASA выделило средства на второй этап — он займет не менее двух лет. Пока что выделено $500 000, чего, конечно, недостаточно для постройки телескопа на Луне. Но это средства, предназначенные для проведения работ на Земле, речь все еще о ранних этапах подготовки. Ученые используют средства для тестирования роботов и моделирования процесса строительства.

А вот когда и этот этап подойдет к завершению, к проекту подключатся как специалисты NASA, так и другие партнеры.

Кстати, это не единственный проект по созданию радиотелескопа на Луне. Есть и другие, включая FarSide и FarView. В 2022 году NASA собирается запустить радиоспектрометр на Луну, посадив его при помощи специальной платформы. Если все получится, то будет пройден этап proof of concept, то есть ученые докажут саму возможность создания радиотелескопа на спутнике Земли. Это будет мощный аргумент в пользу крупных проектов.

Идея как FarSide, так и FarView — создание радиоинтерферометра на обратной стороне Луны. Это как MeerKAT, только еще чувствительнее и больше.

К сожалению, все три проекта — LCRT, FarSide и FarView — дело будущего. FarSide, если и будет реализован, то где-то к 2030 году. FarView — примерно в середине 2030-х, а LCRT — уже к 2040 году

 

Источник

, , ,

Читайте также

Меню