Лунная тень: Китай обдумывает спутники-телескопы

Этот сайт может получать партнерские комиссионные от ссылок на этой странице. Условия эксплуатации.

Группа китайских радиоастрономов предложила амбициозный проект по выводу на лунную орбиту флота «материнских» и «дочерних» радиотелескопов. Погружаясь в лунную тень и выходя из нее, спутники будут вглядываться в «великий туман изначальной вселенной» сразу после космического рассвета.

Вначале был только первичный водород, плавающий в космической тьме. Затем, всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, вспыхнули первые звезды. Самые старые звезды сформировались из первичного водорода и собрались в галактики, которые мы можем видеть до сих пор. Но очень старые вещи также очень далеки. Свет самых дальних и старых звезд полностью смещен в красную область из видимого спектра в инфракрасный.

Эти древние атомы водорода содержат ключ к так называемым «темным векам» Вселенной, и они могут рассказать нам о структуре Вселенной, в которой мы живем сегодня. Но невозможно обнаружить их свет с ультракрасным смещением с Земли из-за помех от деятельности человека, говорит ученый Чен Сюэлей из Китайской национальной астрономической обсерватории в Пекине. Поэтому Чен и его коллеги предложили другое решение: семейство «материнских» и «дочерних» спутников, которые будут вести наблюдения в радиотени Луны.

Спутники «Мать и дочь»

Чен и его команда назвали свой проект Hongmeng в честь «великого тумана изначальной вселенной» в китайской мифологии. Их конструкция включает в себя «материнский спутник», координирующий группу из девяти «дочерних спутников» на орбите вокруг Луны. Каждый дочерний спутник оснащен радиоприемником, с помощью которого он будет наблюдать за атомами водорода с обратной стороны Луны. Как только спутники вернутся на ближнюю сторону Луны, материнский спутник позвонит домой и передаст данные наблюдений.

По словам Чена, загрязнение радиошумом может быть в десять тысяч раз сильнее, чем сигналы цели. Этот шум может исходить от источников повсюду, от земных радиопередач до таких сигналов, как пульсары, из-за края. Следовательно, миссии необходимо будет выделить один из своих дочерних спутников для мониторинга радио «комнатного шума». Это позволяет ученым миссии выделять нужные сигналы из космического шума.

Дочерние спутники Hongmeng будут охотиться за сигналами на частотах от 1 до 30 МГц. Эти сверхдлинные волны могут проходить, когда все остальные сигналы поглощаются межзвездным газом и пылью.

Материнский спутник будет объединять сигналы, собранные любыми двумя дочерними спутниками, с помощью метода, называемого интерферометрией, который использует тонкие временные различия для создания изображения радиоисточника с высоким разрешением. Этот метод аналогичен земной интерферометрии. Фактически, в начале этого года коллективные усилия сотен астрономов превратили дюжину радиообсерваторий в один гигантский телескоп размером с Землю. Обладая такой разрешающей способностью, они захватили первые прямые изображения Стрельца А*, гигантская черная дыра в центре Млечного Пути. На лунной орбите Хунмэн создаст радиотелескоп размером с Луну.

«Откройте для себя неизвестное неизвестное»

Чен и его коллеги впервые предложили миссию Hongmeng в 2015 году. Теперь, когда спутниковая группа завершила пятилетнее технико-экономическое обоснование и испытательный полет с дронами, пришло время искать финансирование. Чен говорит, что если проект получит одобрение, к 2026 году команда сможет запустить в небо спутники для трехлетней миссии.

«С таким динамичным дизайном Hongmeng может выполнить обзор всего неба с высоким разрешением на беспрецедентно низких частотах всего за один год», — сказал Ву Цзи, бывший директор Национального центра космических наук. Ву участвовал на ранних стадиях проекта Hongmeng, но больше не принимает непосредственного участия.

«Пришло время подумать о новой космической миссии, чтобы исследовать и раскрыть тайны этого диапазона волн», — говорится в исследовании. «В качестве первой исследовательской миссии основными научными задачами DSL являются (1) открытие нового окна наблюдения путем картирования неба и каталогизации основных источников на этой длине волны, выявление новых астрофизических явлений на этой длине волны и открыть неизвестные неизвестные; (2) исследовать темные века и космический рассвет, производя высокоточные глобальные измерения спектра».

Тень Луны

Даже в радиотени Луны миссия столкнется с некоторыми серьезными инженерными проблемами. Одной из проблем являются огромные перепады температуры между беспрепятственным солнцем и темной тенью луны. Как и Hongmeng, космический телескоп Джеймса Уэбба видит в инфракрасном диапазоне. Но эти двое по-разному подходят к тени луны.

НАСА вывело телескоп Джеймса Уэбба на орбиту точки L2 Земля-Солнце для термостабильности. Даже в глубоком космосе Уэбб нуждается в активном охлаждении, ведь температуры собственного тела достаточно, чтобы ослепить его инфракрасные глаза. На орбите L2 телескоп будет держаться подальше от теней Земли или Луны.

Но там, где Уэбб добивается термостабильности, избегая перехода от тени к солнцу и обратно, Хунмэн ныряет в тень и выходит из нее. Этот тепловой поток может исказить данные и даже повредить тонкую проводку. Как Hongmeng справится со стрессом и очистит сигнал, еще неизвестно.

Тем не менее, Чен остается оптимистом. «Мы разобрались со всеми ключевыми технологиями, — сказал он, — и уверены в отправке спутников на лунную орбиту».

Изображение предоставлено: Китайская академия наук, через SCMP

Теперь прочитайте: