面积100平方公里！美国望远镜或超中国天眼，建在月球上

美国科学家大胆设想！他们将要建造最新的射电望远镜，其面积达到了惊人的100平方公里，远远大于我们的中国天眼。不仅如此，这款望远镜甚至不是在地球上建造，而是要建在月球上！

这听起来有点不可思议，但科学家们确实早就想去月球建造望远镜了。

我们知道，月球只有一面能够朝向地球，这就是月球的正面；另一面永远看不到地球，也叫做月球的背面。科学家认为，月球背面就是人类已知最佳的射电望远镜选址之一。

为什么中国天眼要建在贵州的山沟沟里？就是为了避免人类电子设备产生的干扰。这种干扰看似微弱，但会给射电天文观测带来巨大的干扰，因此参观者甚至连手机都不能携带。相比之下，月球直径达到了3476公里，其庞大的身躯可以完全屏蔽来自地球的电磁干扰。

既然地表不行，我们能不能将这种望远镜建设在太空呢？答案同样是否定的。在太空中，来自太阳风的等离子体噪声将会干扰射电天文学的观测。相比之下，月球可以提供一个等离子体空腔，屏蔽这种干扰。可以说，月球背面是最近、最完美的电磁波宁静区。

几十年前，科学家就有这样的想法了。最近，美国天文学家和工程师们指出：未来已至，人类已经具备了实现这一壮举的能力，可以着手准备了。

他们将这个项目命名为“用于黑暗时代和系外行星的无线电科学调查的月背阵列”，简称为FARSIDE，恰好就是（月球）背面的含义，我们姑且称之为月背计划。根据我们在2020年介绍的上一个FARSIDE概念中，月背望远镜的口径大约有1公里。

加州理工学院天文学教授Gregg Hallinan是该概念的研究者之一，他提出的设想更加宏大，其占地面积将超过100平方公里！

Hallinan向我们描述，该望远镜可以对宇宙中的其他恒星拍摄出前所未有的射电图像，帮助我们了解它们的日冕物质抛射和高能粒子事件等，还能帮助我们了解其宜居带内的系外行星周围的磁层，这对于一颗行星的宜居性来说至关重要。

它也可以用于研究我们自己的恒星——太阳的活动，也可以观测太阳系其他天体，甚至有望回答第九大行星是否存在的谜题。它甚至可以观测宇宙的黑暗时代，也就是宇宙的早期历史，那个时候宇宙中几乎没有恒星和星系，这段历史一直是天文学家最好奇的话题。

为了满足这方面的研究，研究人员设计的这一款望远镜可以在极低的无线电频率下进行观测，其频率为3MHz。利用他们设计的双极化偶极子天线的阵列，月背望远镜的灵敏度可以比地表提高100倍，获得前所未有的超强观测能力！

说了这么多，美国人到底要怎样建造呢？要知道，他们现在连宇航员都送不到月球上，更何况建造望远镜！

不过，建造望远镜未必需要人类亲自上月球，美国宇航局的机器人就有望完成这项任务。

其实这些年来，美国宇航局喷气推进实验室（JPL）一直在开发Axel系列漫游车。它的外形很像平衡车，但是体型更大，并且可以组合成为四轮车。Axel很擅长在球表面进行无人工作，并且能够在陡峭、崎岖的地形上工作。经过20多年的发展，其功能已经非常强大，并且一直在等待着适合自己的任务。

除了和JPL合作之外，他们还看中了蓝色起源的蓝月着陆器。蓝色起源是很强大的私人太空公司，掌门人就是前世界首富杰夫·贝佐斯。该公司的首席科学家Steve Squyres，更是美国宇航局勇气号和机遇号两大火星车的主要研究人员，经验丰富。

建成之后，望远镜运行所需的能源也是一个问题。研究人员指出，他们可以采用多任务放射性同位素热发电机（MMRTG）提供电力。而且，如果能够使用蓝月着陆器，他们还能够改进这方面的设计。

就算不需要人，建造望远镜的材料该如何运输呢？实际上，该望远镜和我们的中国天眼并不完全相同，虽然都叫射电望远镜，但美国准备在月背建造的是射电望远镜阵列。这种望远镜不需要像天眼一样采用一块块的反射单元，也不需要像光学望远镜一样采用镜片，甚至连地球表面望远镜阵列的天线都用不上，而是采用特殊的系绳。

根据Hallinan的设想，这种系绳呈扁平状，厚度仅有1~2毫米，其中有嵌入式天线，并且具备光学通信和导电的能力，只需按照设计的图样铺在月球背面即可。

具体来说，建造该望远镜需要利用Axel漫游车牵引一根长达12公里的系绳，每一根系绳上都有64个远程供电的电子节点。

研究人员设计了4种不同的阵列分布模式，其中四臂螺旋的形状是最优选择，也就是利用4台漫游车。因为这可以让每一台漫游车行走的轨迹最短，换句话说，系绳的长度可以足够短，对于漫游车的承载能力要求比较低，更容易实现。

按照Hallinan等人的概念来设想，月背计划的望远镜占地面积将超过100平方公里！

另外还有一个问题，那就是月球表面的恶劣环境。要知道，月球在黑夜中温度可以下降到-100℃以下，这对许多设备来说都是巨大的威胁。不过，JPL的工程师已经设计出了一款新的天线接收器，其电子元件可以在极低温的环境下正常工作，这就不需要额外的加热设施了。

尽管有了这些解决方案，研究人员也不是最终拍板的人。Hallinan指出，如果能够马上展开下一步的工作，那么最早在2028年之前就可以将望远镜的相关设施发射到月球背面。

至于美国宇航局何时采取这样的行动，那就不好说了。