Przedstawienie przez artystę statku kosmicznego DAPPER na orbicie wokół Księżyca.
(Zdjęcie: © NASA / JPL-Caltech / Jack Burns, Univ. Of Colorado, Boulder)
Wyprawa NASA do przywróć ludzi na księżyc może pobudzić dziedzinę badań, która może nie wydawać się szczególnie księżycowa z natury: kosmologię.
Ale daleka strona księżyca mogłaby być potężnym miejscem do odpowiedzi na niektóre z nich najbardziej przekonujące pytania dotyczące wszechświata - a dążenie NASA do sprowadzenia ludzi z powrotem na Księżyc może obniżyć ceny wystarczająco, aby uczynić tę naukę rzeczywistością. Nawet naukowiec, który poparł NASA do zbadania tych misji, przyznaje, że nie był to najbardziej intuicyjny pomysł, kiedy pierwszy raz o tym usłyszał.
„Byliśmy razem sędziami [Science Fair] i pytali mnie, co myślę o teleskopach na Księżycu” - powiedział Space.com Jack Burns, astrofizyk z University of Colorado Boulder. „Powiedziałem, że w ogóle o tym nie myślałem. Po prostu nie przyszło mi to do głowy.”
Od tego czasu on i jego koledzy dużo o tym myśleli. Ich wniosek jest taki, że obserwatoria po drugiej stronie Księżyca oferują wyjątkową okazję współczesnym astronomom. Burns spędził w tym roku zastanawiając się nad dwiema konkretnymi koncepcjami misji zaprojektowanymi z myślą o korzyściach, koncentrując się szczególnie na okresie, w którym gwiazdy zaczęły się formować, zwanym średniowiecze.
„Brzmi to złowieszczo” - powiedział Burns o epoce, ale dla naukowców jest to po prostu intrygujące. „Ma tam dużo potencjalnie naprawdę ciekawej fizyki i ma okazję przetestować standardowy model kosmologii i sprawdzić, czy możemy go złamać. Wiesz, astronomowie zawsze chcą coś zepsuć”.
Te obserwacje polegają na tym, że mogą dość długo łapać fale radiowe, które są trudne do zbadania z Ziemi z powodu ingerencji ludzkiej technologii na powierzchni planety i na orbicie. Taki jest urok odległej strony księżyca: jest to jedyne miejsce w naszej okolicy chronione przed wszystkimi naszymi gadającymi błyskami światła.
„Księżycowa część dolna jest tak rzadkim środowiskiem” - powiedział Burns. „To jedyne naprawdę ciche miejsce w całym wewnętrznym układzie słonecznym do prowadzenia obserwacji przy bardzo niskich częstotliwościach radiowych, co, jak się dziś okazuje, jest naprawdę ostatnim nieotwartym oknem na spektrum elektromagnetyczne”.
Tak więc Burns i jego koledzy przygotowali raport na temat każdej z dwóch dalekosiężnych koncepcji radiologii dla NASA, która szuka badań naukowych, które mogłyby przyłączyć się do programu Artemis, dążenia agencji do lądowania ludzi na Księżycu do 2024 r. NASA Administrator Jim Bridenstine odniósł się do jednego z projektów radiowych, misji orbitalnej, podczas konferencji prasowej na temat tej kampanii, nazwanej Program Artemis, 9 grudnia.
„Cała ta nauka, cała ta wiedza i cała ta zdolność będą dla nas dostępne, ponieważ wystrzeliwujemy ludzi na Księżyc po raz pierwszy od 1972 roku” - powiedział. „Możemy uzyskać o wiele więcej wiedzy i informacji astrofizyki, niż moglibyśmy uzyskać bez posiadania tej architektury na Księżycu”.
Ta architektura obejmuje Przejście, stacja NASA dla robotów i ludzi zmierzających na powierzchnię Księżyca. Pierwszy moduł Gateway może wystartować w 2022 roku, a pierwsza misja, którą on i jego koledzy opisali, może latać w przyszłym roku, powiedział Burns, opierając się na komunikacji opracowanej dla stacji.
Projekt naukowy, zwany Dark Ages Polarimetry Pathfinder, lub DAPPER, jest statkiem kosmicznym, który krążyłby wokół Księżyca, spędzając około 1/3 swojego czasu w strefie cichej po drugiej stronie Księżyca.
Burns i Bridenstine stwierdzili, że zbudowanie DAPPER w kontekście programu Artemis zmniejszy koszty misji. Burns powiedział, że projekt został zaprojektowany z myślą o cenie 50 milionów dolarów; Bridenstine powiedział, że samodzielne prowadzenie misji kosztowałoby około 500 milionów dolarów, ale możliwość korzystania z infrastruktury Gateway obniżyłaby tę cenę do około 90 milionów dolarów.
Nacisk na wysyłanie sprzętu radioastronomicznego z programem Artemis nie czerpie jego aktualności wyłącznie z wygody. Jest to również kwestia pilnej potrzeby, ponieważ pęd do Księżyca minął NASA, inne narody a prywatne firmy mogą spowodować, że technologia przebije te sygnały radiowe z wczesnego wszechświata, tak samo jak na Ziemi.
„Jednym z powodów, dla których chcemy to zrobić wcześniej, a nie później, jest to, że najpierw musimy się tam dostać i obserwować, gdy otoczenie jest nadal nieskazitelne” - powiedział Burns.
DAPPER byłby łatwiejszy do zrealizowania niż inne projekty, które rozważał Burns i jego koledzy, zwane Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark Age and Exoplanets (DALEKO Z BOKU).
Ten projekt pociągnie za sobą przejażdżkę komercyjnym lądownikiem księżycowym, tak jak NASA wynajmuje swoje własne instrumenty naukowe na powierzchnię Księżyca. Następnie łazik rozłożyłby 128 anten na dystansie 6 mil (10 kilometrów) po drugiej stronie, aby uchwycić fale radiowe. Burns powiedział, że taki projekt może się rozpocząć od połowy do końca 2020 roku, a jego koszt wyniesie około 1 miliarda dolarów.
Oprócz prowadzenia badań kosmologicznych taki układ może również pomóc astronomom zrozumieć, które egzoplanety mogą najbardziej sprzyjać życiu. Naukowcy uważają, że jednym z kluczowych składników może być pole magnetyczne która otacza planetę i utrzymuje atmosferę na miejscu.
„Być może doszliśmy do wstępnego wniosku, że aby stworzyć życie takie jak my, życie, jakie znamy, bardzo ważne jest posiadanie pola magnetycznego” - powiedział Burns. Powiedział, że te pola magnetyczne powinny „zapalić się” podczas oglądania przez radioteleskopy. „Jest to jedyny sposób poszukiwania pól magnetycznych za pomocą szeregu teleskopów niskiej częstotliwości po drugiej stronie Księżyca”.
- Chiński łazik Chang'e-4 robi niesamowite zdjęcia odległej strony Księżyca
- Niesamowite zdjęcia księżyca z NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter
- Zdjęcia z dalekiej strony Księżyca! Księżycowe lądowanie Chang'e 4 w Chinach na zdjęciach
