美國國家航空航天局計劃在月球的“黑暗面”建造一個巨大的射電望遠鏡 _美國

月球隕石坑射電望遠鏡（LCRT）目前正處于規劃階段，但如果它通過最終檢查并獲得全額資金，可能很快就會成為現實。（圖片來源：NASA/Vladimir Vustyansky）
據美國生活科學網站（Harry Baker）：美國國家航空航天局的科學家們目前正在制定計劃，在月球“黑暗面”近一英里寬的隕石坑中建造一個巨大的射電望遠鏡。項目科學家告訴《生活科學》雜志，如果獲得批準，它最早可以在2030年代建造，耗資超過20億美元。
天文學家希望建造第一個被稱為月球隕石坑射電望遠鏡（LCRT）的碟形天線，以幫助解開宇宙中一些最大的謎團，但也因為他們擔心私人衛星“巨型星座”泄漏的不可見輻射水平越來越高，這可能很快會擾亂基于地球的射電天文學。
擬議中的望遠鏡將完全由機器人建造，由一個巨大的金屬絲網組成，該金屬絲網通過電纜懸掛在月球遠端的一個隕石坑內，類似于波多黎各倒塌的外星人狩獵阿雷西博望遠鏡或中國巨大的500米孔徑球面望遠鏡（FAST），這兩個望遠鏡都建在地球上的自然洼地內。這將使碟形天線免受衛星信號的干擾，并防止太陽輻射和地球大氣層的干擾。
加州理工學院美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的一個團隊目前正在研究LCRT項目。它于2020年首次提出，并獲得了美國國家航空航天局先進概念研究所（NIAC）的12.5萬美元“第一階段”資金。2021年，該項目進入“第二階段”，并獲得了NIAC額外的50萬美元資金。
JPL的研究科學家Gaurangi Gupta是LCRT項目的一部分，他告訴Live Science，該團隊正準備申請“第三階段”資金，最早可能在明年獲得，他們目前正在建造一個200:1比例的原型，將于今年晚些時候在加利福尼亞州的歐文斯谷射電天文臺進行測試。
古普塔說，如果資金獲得批準，并且該項目通過了最后階段，它將成為一項成熟的任務，望遠鏡有可能在2030年代的某個時候建成。
該望遠鏡的最新計劃包括一個1150英尺寬（350米）的網狀反射器，它比阿雷西博的折疊盤大，但比FAST小。這大約是2020年最初提出的3300英尺（1000米）反射器的三倍，這將是有史以來建造的最大的單臺望遠鏡。研究人員已經選擇了他們最喜歡的隕石坑——月球北半球一個0.8英里寬（1.3公里）的凹陷——但對其確切位置保密。
這不是科學家第一次提出在月球上放置射電望遠鏡。古普塔說，這個想法至少可以追溯到1984年。然而，由于建造這種結構的技術挑戰，到目前為止，它從未被認真考慮過。

LCRT將完全屏蔽月球遠端的地球軌道衛星信號。（圖片來源：NASA/Vladimir Vustyansky）
古普塔說：“但憑借最先進的技術，LCRT有可能解決所有這些問題，并使這一概念成為現實 ?！?。
然而，古普塔表示，最新的“粗略估計”表明，LCRT的建設可能耗資約26億美元。
保護天文學
由于私人衛星的出現，特別是SpaceX快速增長的星鏈星座，繞地球軌道運行的衛星數量正在迅速增加。這可能會造成幾個問題，包括太空垃圾的增加、夜空中光污染的加劇以及衛星再入大氣層在高層大氣中金屬污染的積聚。
一個鮮為人知的問題是，私人衛星容易意外地將輻射泄漏到太空中，這可能會干擾試圖研究遙遠物體的射電望遠鏡，如古代星系、附近的系外行星和超大質量黑洞。
幾位射電天文學家最近告訴《生活科學》，如果我們星球周圍的衛星數量達到最大容量，我們可能會達到一個“拐點”，超過這個拐點，射電天文學將非常有限，甚至在某些波長上是不可能的。
如果發生這種情況，“這意味著我們正在人為地關閉‘窗戶’來觀察我們的宇宙，”平方公里陣列天文臺的天文學家、國際天文學聯合會保護黑暗和安靜天空中心的聯合主任Federico Di Vruno告訴Live Science 。

私人衛星，如SpaceX的Starlink星座，會泄漏干擾地面觀測的無線電波。而且問題只會變得更糟。（圖片來源：Getty Images）
即使這種最壞的情況發生，在月球上安裝一臺屏蔽望遠鏡也可以讓射電天文學持續下去。然而，這臺望遠鏡只能讓我們完成全球射電天文臺目前所實現的科學的一小部分，這意味著我們研究宇宙的能力仍然會受到極大的限制。
古普塔說，其他研究人員也在探索使用月球軌道衛星星座作為LCRT的伴奏或替代品的可能性。然而，與更大的望遠鏡相比，這些望遠鏡的觀測窗口可能會大大縮短。
新波長
除了保護射電天文學，LCRT還可以讓我們掃描地球望遠鏡無法掃描的波長。
波長大于33英尺（10米）的無線電信號，即超長波長，不容易穿過地球大氣層，因此幾乎不可能從地面進行研究。但這些波長在研究宇宙的最初階段（即宇宙黑暗時代）也很重要，因為這個時代的信號在到達我們之前已經發生了極大的紅移或拉長。

LCRT將由一個懸掛在大約3300英尺寬的月球隕石坑中的網狀反射器組成。（圖片來源：NASA/Vladimir Vustyansky）
古普塔說：“在這個階段，宇宙主要由中性氫、光子和暗物質組成，因此它是測試我們對宇宙學理解的優秀實驗室 ?！?。“對黑暗時代的觀測有可能通過提高我們對基本粒子物理學、暗物質、暗能量和宇宙膨脹的理解來徹底改變物理學和宇宙學 ?！?br>LCRT還將屏蔽太陽輻射，太陽輻射也會干擾其他一些無線電信號，從而更容易在月球上研究這些波長。
首次嘗試
如果LCRT獲得批準，這將是科學的一次重大政變。但它實際上并不是第一臺月球射電望遠鏡。
盡管著陸器的表面傾斜，但這臺30磅（14公斤）重的望遠鏡仍然能夠短暫地收集到第一批月球無線電數據。

2024年2月，ROLSES-1在奧德修斯著陸器上短暫捕獲了月球表面的第一批無線電數據。（圖片來源：Intuitive Machines）
然而，根據3月12日上傳到預印本雜志arXiv的一項研究，由于ROLSES-1面向地球，它收集到的幾乎所有信號都來自我們自己的星球，幾乎沒有天文價值。古普塔說：“這很好地證明了為什么我們需要在無線電靜默環境中對黑暗時代信號進行可靠的測量 ?！?br>今年晚些時候，螢火蟲航空航天公司的藍幽靈II著陸器也將嘗試在月球的遠端著陸。Live Science的姊妹網站Space.com此前報道稱，其預定的有效載荷包括月球表面電磁實驗之夜（LuSEE之夜），這是美國能源部的一臺小型射電望遠鏡，將掃描天空中的超長波長信號。
古普塔說：“這些望遠鏡的觀測對于了解月球環境、探測超長波長信號的挑戰和潛在的緩解策略具有重要價值 ?！?br/>