月球射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目旨在尋找古老的無(wú)線電波
LuSEE-Night著陸點(diǎn)位于月球背面，位于23°48'50“S 176°49'47”E，射電處于當(dāng)?shù)氐匦胃唿c(diǎn)。望遠(yuǎn)揚(yáng)州模特包夜（電話微信181-8279-1445）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)南部的鏡項(xiàng)位置使科學(xué)家可以通過(guò)中繼通信衛(wèi)星進(jìn)行更好的覆蓋。Credit: Brookhaven National Laboratory
（神秘的目旨地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Brookhaven National Laboratory）：美國(guó)能源部（DOE）布魯克黑文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Laboratory）的科學(xué)家正在領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)新的努力，將射電望遠(yuǎn)鏡降落在月球上。尋找線電如果成功，古老該項(xiàng)目將標(biāo)志著探索宇宙黑暗時(shí)代的月球第一步。
黑暗時(shí)代是射電宇宙史的早期時(shí)代，始于大爆炸后約38萬(wàn)年。望遠(yuǎn)黑暗時(shí)代沒(méi)有恒星或行星。鏡項(xiàng)這是目旨科學(xué)家們從未能夠觀測(cè)到的時(shí)間點(diǎn)。盡管黑暗時(shí)代的尋找線電無(wú)線電波仍在太空中徘徊，但地球上大量的古老無(wú)線電干擾掩蓋了科學(xué)家試圖研究它們的信號(hào)。
如果宇宙學(xué)家能夠探測(cè)到來(lái)自黑暗時(shí)代的月球無(wú)線電波，即所謂的“黑暗時(shí)代信號(hào)”，他們將有助于揭開(kāi)宇宙中一些最大謎團(tuán)的揚(yáng)州模特包夜（電話微信181-8279-1445）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排30分鐘到達(dá)答案，比如暗能量的性質(zhì)或宇宙本身的形成。
布魯克海文物理學(xué)家安澤·斯洛薩（Anže Slosar）表示：“在恒星形成之前，對(duì)宇宙進(jìn)行建模更容易。我們幾乎可以精確地計(jì)算所有的東西。”。“到目前為止，我們只能使用一個(gè)稱為宇宙微波背景的基準(zhǔn)來(lái)預(yù)測(cè)宇宙的早期階段。黑暗時(shí)代信號(hào)將提供一個(gè)新的基準(zhǔn)。如果基于每個(gè)基準(zhǔn)的預(yù)測(cè)不匹配，這意味著我們發(fā)現(xiàn)了新的物理。”
現(xiàn)在，一個(gè)名為“月球表面電磁實(shí)驗(yàn)之夜”（LuSEE Night）的新項(xiàng)目旨在首次訪問(wèn)黑暗時(shí)代信號(hào)。LuSEE之夜是NASA和DOE合作開(kāi)發(fā)的射電望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)非凡概念，Brookhaven實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)DOE在該項(xiàng)目中的角色，DOE的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供關(guān)鍵技術(shù)支持。
LuSEE之夜將創(chuàng)造歷史，因?yàn)樗軌虻竭_(dá)一個(gè)不適宜居住的地方并在那里生存，那里有足夠的無(wú)線電靜默，可以探測(cè)到黑暗時(shí)代的信號(hào)：月球背面。
在月球的黑暗面生存
有些人可能知道它是“月球的黑暗面”，但科學(xué)上稱之為“月球背面”的東西并不是永遠(yuǎn)黑暗的。月球背面因無(wú)法從地球上看到而得名，但它經(jīng)歷了自己的晝夜循環(huán)。
“月球和地球是潮汐鎖定的，這意味著月球以與地球相同的速度圍繞自己的軸旋轉(zhuǎn)，”斯洛薩說(shuō)。斯洛薩是美國(guó)能源部對(duì)LuSEE之夜科學(xué)計(jì)劃和運(yùn)營(yíng)的貢獻(xiàn)負(fù)責(zé)人，也是LuSEE夜合作發(fā)言人。“這就是為什么我們總是看到月球的同一面。但我們看不到的那一面，即月球的遠(yuǎn)側(cè)，在夜晚被月球自身的質(zhì)量屏蔽了許多無(wú)線電干擾源。”
幾十年來(lái)，世界各地的宇宙學(xué)家一直對(duì)從月球背面觀察宇宙感興趣，他們以前也曾嘗試過(guò)到達(dá)月球。但作為對(duì)月球遠(yuǎn)端無(wú)線電靜默的交換，它提供了一個(gè)危險(xiǎn)的環(huán)境，科學(xué)設(shè)備幾乎沒(méi)有生存的機(jī)會(huì)，更不用說(shuō)將數(shù)據(jù)傳輸回地球了。
月球背面在14天的黑暗中，隨后是14天的暴曬。這會(huì)導(dǎo)致溫度在250至-280華氏度之間波動(dòng)，幾小時(shí)內(nèi)就會(huì)發(fā)生劇烈變化。
“月球比火星更容易到達(dá)，但其他一切都更具挑戰(zhàn)性，”布魯克海文儀器部門(mén)和LuSEE夜間項(xiàng)目?jī)x器科學(xué)家的高級(jí)科學(xué)家保羅·奧康納說(shuō)。“在過(guò)去的50年里，只有一輛機(jī)器人漫游車(chē)登上了月球，而六輛則去了距離100倍遠(yuǎn)的火星，這是有原因的。這是一個(gè)真空環(huán)境，很難排除熱量，而且還有大量輻射。”
LuSEE Night白天必須在真空環(huán)境中排除熱量，并在夜間保持自身不結(jié)冰，同時(shí)在持續(xù)14天的黑暗中為自己提供動(dòng)力，并進(jìn)行首次同類科學(xué)研究。
奧康納說(shuō)：“電力必須來(lái)自電池，根據(jù)電池的大小，電池只能如此高效。”。“更強(qiáng)大的電池更重，登月飛行任務(wù)有嚴(yán)格的質(zhì)量限制。我們必須非常節(jié)約分配的能量，這讓我們進(jìn)入了一個(gè)熟悉的領(lǐng)域，我們必須在能量和靈敏度之間做出權(quán)衡。”
在嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求下建造世界領(lǐng)先的科學(xué)儀器是布魯克黑文實(shí)驗(yàn)室儀器部門(mén)的長(zhǎng)期專業(yè)領(lǐng)域。
奧康納說(shuō)：“我們?cè)诮ㄔ焯綔y(cè)器儀器方面有著悠久的歷史，無(wú)論是在高能物理實(shí)驗(yàn)中探測(cè)亞原子粒子，還是在國(guó)家同步加速器光源II中探測(cè)超亮X射線，都能達(dá)到靈敏度的極限。”。“在過(guò)去的15年中，我們朝著更多的天體物理學(xué)應(yīng)用方向發(fā)展。最值得注意的是，布魯克海文為魯賓天文臺(tái)開(kāi)發(fā)了3.2千兆像素的傳感器陣列。這是迄今為止最大的電荷耦合器件（CCD）陣列。”
布魯克海文在LuSEE之夜項(xiàng)目中的領(lǐng)導(dǎo)作用也帶來(lái)了射電宇宙學(xué)的專業(yè)知識(shí)。特別是，實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)證明了設(shè)計(jì)、建造和操作原型射電望遠(yuǎn)鏡的能力。來(lái)自實(shí)驗(yàn)室儀器部門(mén)和物理部門(mén)的物理學(xué)家、工程師和技術(shù)人員合作創(chuàng)建了原型，并以高靈敏度觀察了遙遠(yuǎn)宇宙的大片區(qū)域。
該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)和技術(shù)專長(zhǎng)是實(shí)現(xiàn)LuSEE之夜雄心勃勃的科學(xué)目標(biāo)和設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵組合，特別是在開(kāi)發(fā)高靈敏度射電望遠(yuǎn)鏡方面。
斯洛薩說(shuō)：“魯塞之夜不是標(biāo)準(zhǔn)的射電望遠(yuǎn)鏡。”。“它更像是一個(gè)無(wú)線電接收器。它將像調(diào)頻收音機(jī)一樣工作，接收類似頻段的無(wú)線電信號(hào)。光譜儀是它的核心。就像無(wú)線電調(diào)諧器一樣，它可以分離出無(wú)線電頻率，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜。這就是我們的專業(yè)知識(shí)給我們的起點(diǎn)。盡管以前沒(méi)有人制造過(guò)這樣的儀器，但我們知道如何制造最關(guān)鍵的部件——一個(gè)非常靈敏的光譜儀。"
除了建造最重要的光譜儀外，布魯克海文還領(lǐng)導(dǎo)美國(guó)能源部建造整個(gè)望遠(yuǎn)鏡。
“我們將建造LuSEE之夜的電子設(shè)備，采購(gòu)電池、太陽(yáng)能電池板和通信設(shè)備，并確保儀器的所有部件都具有凝聚力，適合航天飛行，”布魯克海文科學(xué)家斯文·赫爾曼（Sven Herrmann）說(shuō)。“我們將處理內(nèi)部設(shè)備組裝，然后將部件運(yùn)送到加州大學(xué)伯克利分校的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行最終整合。NASA將通過(guò)其商業(yè)月球有效載荷服務(wù)計(jì)劃協(xié)調(diào)發(fā)射，該計(jì)劃利用私營(yíng)公司提供月球運(yùn)輸。”
在月球背面著陸后，LuSEE Night的著陸器將永久關(guān)閉，因此不會(huì)產(chǎn)生任何干擾。然后，該望遠(yuǎn)鏡將在轉(zhuǎn)臺(tái)上部署四根三米長(zhǎng)的天線，由伯克利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，用于數(shù)據(jù)收集。然后，盧塞之夜必須面對(duì)最大的挑戰(zhàn)：在月球背面度過(guò)第一個(gè)夜晚。
在地球上的家里，科學(xué)家們必須耐心等待40天，等待LuSEE之夜收集第一個(gè)數(shù)據(jù)集并將其傳輸?shù)脚c地球通信的中繼衛(wèi)星。在那之前，他們不知道魯塞之夜是否幸存。
如果LuSEE之夜能夠幸存下來(lái)，這項(xiàng)合作將實(shí)現(xiàn)其主要目標(biāo)：證明長(zhǎng)期以來(lái)尋找的月球遠(yuǎn)端可以進(jìn)行射電宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)。然后，科學(xué)家們將有一個(gè)概念的證明，在未來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)更精密的望遠(yuǎn)鏡，如果需要的話，它可以更好地探測(cè)遙遠(yuǎn)的黑暗時(shí)代信號(hào)。
雖然LuSEE之夜主要被認(rèn)為是一個(gè)探路者，但它的設(shè)計(jì)目的是收集兩年的數(shù)據(jù)，并有可能實(shí)現(xiàn)宏偉的發(fā)現(xiàn)。LuSEE之夜可能會(huì)超越其主要目標(biāo)，自行探測(cè)黑暗時(shí)代的信號(hào)，甚至在這一過(guò)程中揭開(kāi)隱藏在宇宙深處的新的意想不到的秘密。 |
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