面积100平方公里!美国望远镜或超中国天眼,建在月球上

2025-02-18 16:01:32阅读量:15 字体:

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。

面积100平方公里!美国望远镜或超中国天眼,建在月球上

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。

推荐阅读

  • 为什么很多科学家都热衷于研究天才的大脑(认为与众不同)

    为什么很多科学家都热衷于研究天才的大脑(认为与众不同)

    在科学界,对天才大脑的探究一直是一个让人着迷的话题。人们普遍认为,那些在科学、文学、艺术甚至政治等领域取得非凡成就的杰出人物,他们的大脑一定与众不同。这种好奇心驱使科学家们深入研究,试图揭开天才大脑的...

    阅读: 2728

  • 为什么说树木的年轮会说话 (记录大自然的变迁和秘密)

    为什么说树木的年轮会说话 (记录大自然的变迁和秘密)

    树木,这些默默无言的生命体,其实一直在用自己的方式说话”,记录着大自然的变迁和秘密。它们不仅见证了时间的流逝,还忠实地记录了成长过程中遇到的每一份挑战和每一次繁荣。树木的年轮,就像是大自然...

    阅读: 1113

  • 占有欲很强的四大生肖是什么(鼠 虎 鸡 蛇)

    占有欲很强的四大生肖是什么(鼠 虎 鸡 蛇)

    生肖鼠、生肖虎、生肖鸡、生肖蛇。谈起恋爱,人们常常期望对方能够给予一些空间和自由,不要过分干涉彼此的生活。然而,在十二生肖中,这四个生肖的占有欲特别强,他们在爱情中的表现往往会让人感到透不过气。1. ...

    阅读: 3110

  • 不喜欢和爱人冷战的生肖是什么(虎 猴 兔 狗)

    不喜欢和爱人冷战的生肖是什么(虎 猴 兔 狗)

    生肖虎、生肖猴、生肖兔、生肖狗。在恋爱关系中,吵架是难以避免的。有时争执可能会升级为冷战,其中一方选择冷淡对待对方,不再主动交流。然而,并非每个人都能忍受这种冷战的状态,这些生肖不喜欢与爱人冷战。1....

    阅读: 2609

  • 最神秘的秦始皇帝陵 一号大墓中的发现(帝王墓)

    最神秘的秦始皇帝陵 一号大墓中的发现(帝王墓)

    秦始皇帝陵一号墓中有大量工艺品和文学作品出土。作为中国历史上最伟大的皇帝之一,秦始皇的陵墓一直以来都吸引着世人的目光。而秦始皇帝陵一号墓作为其中最为重要的陵墓之一,更是备受关注。自上世纪70年代以来,...

    阅读: 3441

  • 宁夏找到的一座古墓 主人是北周皇帝之父(北周古墓)

    宁夏找到的一座古墓 主人是北周皇帝之父(北周古墓)

    在这座北周古墓中找到多个西方文物。1983年在宁夏回族自治区的固原市深沟村,一畅雨意外冲出来一座农田中的古墓,随即考古专家对这座古墓进行了抢救性发掘。从墓中出土的墓志可以得知,墓主人是北周柱国大将军李...

    阅读: 2115

  • 修建高速路发现古墓 专家都被气炸(古墓被盗)

    修建高速路发现古墓 专家都被气炸(古墓被盗)

    修建高速路时发现的古墓已经被盗。在伊犁一处高速公路的建设工地,考古专家正在对一处古墓进行抢救性发掘。这里位于天山脚下,气候温和,降水丰富,水草茂盛,曾孕育出辉煌的草原文明。这些之前出土的文物既有着游牧...

    阅读: 1659

  • 住宅工地上挖出古墓 墓主使用流沙依然被盗(流沙法)

    住宅工地上挖出古墓 墓主使用流沙依然被盗(流沙法)

    墓葬主人使用了高等级防盗技术依然被盗。在陕西省西安市南郊的北里王村房地产开发商的工地上,无意中挖出了一座汉代古墓,考古专家得知消息以后,立马赶到施工现场,对古墓进行抢救性发掘。清理掉地表的填土以后,专...

    阅读: 3611

  • 中国第一座佛教寺庙 无可比拟的考古价值(白马寺)

    中国第一座佛教寺庙 无可比拟的考古价值(白马寺)

    白马寺作为中国最早的佛教寺庙,其历史意义与考古价值无可估量。作为佛教传入中国的历史见证,白马寺不仅是中国古代文化的重要遗产,更是全人类共同的文化瑰宝。白马寺建于公元68年,由汉明帝下令修建。它的建立标...

    阅读: 2137

  • 为什么科学家认为外星人种类比地球总人口多(生命多样性推测)

    为什么科学家认为外星人种类比地球总人口多(生命多样性推测)

    科学家基于宇宙的规模和生命的多样性推测,外星文明的种类很可能超过地球的总人口。在探讨宇宙与生命的奥秘时,一个耐人寻味的问题常常被提及:为什么科学家认为外星文明的种类可能比地球总人口还要多?答案隐藏在宇...

    阅读: 590

热门文章