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歐洲科學家正在開發一種充氣無線電陣列的概念，可以從月球表面研究宇宙的月球宇宙黑暗時代。荷蘭天文學家馬克·科雷恩·沃爾特今年早些時候在倫敦舉行的射電月球天文學會議上提出了這個概念。(圖片鳴謝:歐空局/英國皇家學會)
（神秘的望遠地球uux.cn）據美國太空網（Tereza Pultarova ）：歐洲科學家正在開發一種充氣射電望遠鏡概念，可以在月球上進行開創性的窺視科學研究。
這個想法是黑代基于歐洲航天局(ESA)工程師最近的一項可行性研究，提出了一個印刷在超輕型太空毯材料kapton上的充氣無線電天線陣列，它將折疊在計劃中的月球宇宙歐洲大型后勤著陸器(也稱為Argonaut)中前往月球。
“你把系統折疊起來，射電然后往里面充入氣體，望遠給它充氣。窺視它就像是黑代月球上的一個充氣床墊，”荷蘭奈梅亨大學的充氣射電天文學家馬克·科雷恩·沃爾特在今年早些時候在倫敦舉行的月球天文學會議上說，他領導著歐空局的月球宇宙天體物理月球天文臺科學小組。
天文學家對在月球的射電遠端建造射電望遠鏡感興趣，因為該地區沒有地球上技術產生的無線電噪音。與地球不同，月球沒有吸收無線電波的大氣層，這使它成為探測無線電波的便利場所。除此之外，在為期兩周的農歷夜晚，月球的遠端也免受太陽無線電干擾。克萊恩·沃爾特說，所有這些因素結合在一起，使月球成為“太陽系中無線電最安靜的地方”。
因此，放置在這個區域的望遠鏡將能夠探測到無法從地球表面研究的信號。其中一些信號相當珍貴，因為它們可以讓天文學家窺視第一批恒星和星系開始形成之前宇宙生命的最初幾億年。
月球望遠鏡將尋找的信號類型是天文學家所說的由原子氫產生的21厘米發射線，它在大爆炸后的頭幾億年中彌漫宇宙。氫原子發出的輻射最初在電磁波譜的微波范圍內，但由于天文學家將在宇宙的最深處尋找它，他們將尋找難以觀測的長無線電波。這是因為宇宙加速膨脹引起的紅移效應在微波到達我們之前已經將其拉長了。
“為了尋找這種類型的輻射，你需要去月球的遠端，這樣你就可以阻擋我們自己產生的輻射，并且沒有大氣層，”克萊恩·沃爾特說。“然后你可以繪制氫的地圖，并在它形成宇宙中的第一個結構時追蹤它。你可以觀察不同的紅移，繪制特定時刻的宇宙地圖，觀察整個宇宙的演變。”
天文學家稱宇宙歷史上的這個神秘時期為黑暗時代和宇宙黎明。即使是著名的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，也無法看到如此遙遠的過去，該望遠鏡已經證明了其觀測最古老星系的能力。
因此，位于月球遠端的望遠鏡被列入了世界太空機構目前正在考慮的天文學潛在的下一件大事的名單中。但是這樣一個項目帶來了許多挑戰。首先，還不存在能讓人類高效地將數十或數百個無線電天線運送到月球的技術。
因此，歐空局的可行性研究分析了Argonaut月球著陸器如何用于部署這樣一個陣列，目前預計該著陸器將在2030年左右進行首次月球訪問。
Argonaut的運載能力為1.5公噸(1.67噸)，旨在安裝在歐洲延遲的重型火箭阿麗亞娜6號的整流罩上，該火箭可能在今年晚些時候進行首次飛行。該研究發現，Argonaut可以輕松地將16個標準無線電天線陣列一次性傳送到月球，但Klein Wolt表示，這不足以提供足夠詳細地研究黑暗時代所需的靈敏度和分辨率。因此，人們試圖開發一種可充氣陣列，它可以在更輕的質量下包含更多的天線。
“我們可以考慮把(天線的)另一面的電子元件也印刷出來；我們甚至可以考慮將太陽能電池板印刷在大型開放空間之間，”Klein Wolt說。“然后我們有了一個部署，它變得相當大。我們有32乘32個元素，甚至可能更大，我們使用著陸器作為中央單元，所以一切都在那里連接到著陸器。”
歐洲團隊目前正在研究天線原型，未來可以直接在月球上測試，以幫助科學家了解多塵的月球環境如何影響他們的性能。
“我們有幾個選擇來建造原型并測試它們，”Klein Wolt說。“這就是我們今天的工作。它不需要在遠端進行測試；這可能是一個近地任務，就像阿波羅任務一樣。我們有很多選擇可以探索。”
從月球表面進行天文觀測，還有其他更溫和、更近期的計劃。例如，中國科學家設想了一個圍繞月球赤道運行的微型衛星星座，在月球遠側進行無線電測量，并從面向地球的一側向地球發送數據。他們說他們可能會在2026年發射那個任務。美國宇航局領導的月球表面電磁實驗夜(LuSEE-Night)探路者任務可能會在更早的2025年對月球表面的黑暗時代信號進行首次粗略測量。

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充氣月球射電望遠鏡可以窺視宇宙的黑暗時代

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