月球的 远侧,尽管名字如此,却是观测宇宙的 绝佳 vantage point。在地球上,来自宇宙最深处的 射电信号 会被大气层以及人类自身的 电子噪音 所干扰,但月球远侧则没有这些问题。因此,在那里建立一个观测点可以不受阻碍地看到宇宙历史最早的一些时刻——特别是长达 4 亿年的时期,被称为 宇宙的黑暗时代,当时早期等离子体冷却到足以开始形成最终构成氢的质子和电子。
经过多年的开发和测试,这样的一个观测站最早可能在 2026 年上线,这在一定程度上要归功于加州劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员。
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该团队目前正与 NASA、美国能源部和明尼苏达大学合作,开展一项名为“月球表面电磁实验-夜”(LuSEE-Night)的探路者项目。该射电望远镜按计划将搭载在 Blue Ghost 上发射,这是私营航天公司 Firefly Aerospace 的月球着陆器,作为该公司第二次月球探险任务的一部分。一旦到位,Blue Ghost 将与 Firefly 的 Elytra 航天器分离,然后下降到月球远侧有史以来到达的最远地点。
“如果你在月球的远侧,那里有一个原始的、无线电宁静的环境,你可以在那里尝试探测来自黑暗时代的信号,”伯克利实验室的博士后研究员 Kaja Rotermund 在 9 月 26 日的项目更新中说。“LuSEE-Night 是一个任务,展示我们是否能从我们从未去过的地方,以及在我们从未能够观测到的频率范围内进行这些观测。”
更具体地说,LuSEE-Night 将配备由伯克利实验室团队设计的专用天线,用于监听 0.5 至 50 兆赫兹的频率。为了实现这一点,天线及其 Blue Ghost 运输工具都需要能够承受月球远侧的极端温度,这些温度可在 -280 华氏度到 250 华氏度之间。然而,由于其月球远侧的屏蔽位置,LuSEE-Night 还需要将数据传送到一颗轨道卫星,然后由该卫星将信息传回地球。
“仅是能将科学仪器降落在月球远侧的工程技术本身就是一项巨大的成就,”伯克利实验室天线项目负责人 Aritoki Suzuki 在最近的更新中解释道。“如果我们能证明这是可能的——我们可以到达那里、部署并度过夜晚——这就能为该领域和未来的实验打开大门。”
如果成功,LuSEE-Night 可能会提供来自鲜为人知的黑暗时代的数据,这个时代分隔了其他可观测的时代,例如宇宙最早的时刻,以及恒星开始形成后的较近时刻。
据伯克利实验室称,该团队最近完成了成功的技术审查,目前正在为月球建造飞行模型。一旦着陆,LuSEE-Night 将从 2026 年开始,在黑暗时代的广阔空间中进行大约 18 个月的观测。