Zdjęcie w tle: NAOC/Xulei Chen
W dniach 12 – 13 lutego bieżącego roku odbyła się konferencja naukowa, dotycząca badań astronomicznych z Księżyca. Astronom Chińskiej Narodowej Agencji Kosmicznej – Xuelei Chen – przedstawił pomysł na teleskop, a właściwie układ satelitów odbierających fale radiowe, orbitujący wokół Księżyca. Pozwoli to prowadzić obserwacje w jak dotąd niedostępnym zakresie fal radiowych. Układ satelitów składałby się z satelity matki i ośmiu mniejszych satelitów – tzw. córek. Ten pierwszy stanowiłby węzeł łączności z naukowcami na Ziemi oraz przetwarzałby dane, natomiast córki wykrywałyby sygnały pochodzące ze wczesnego wszechświata.
Układ satelitów pełniących funkcję teleskopu może pomóc lepiej zrozumieć wczesny wszechświat.
Sens budowy teleskopu księżycowego
Jak wiadomo, atmosfera Ziemi pochłania pewien zakres fal elektromagnetycznych. W tym absorbowanych zakresie znajdują się również fale o długości powyżej 10 metrów. Jak dotąd, nigdy nie badano wszechświata w tych długościach fal. Xuelei Chen określił koncepcję teleskopu jako „Otwarcie nowego elektromagnetycznego okna na wszechświat”. Stąd główną powodem do zrealizowania tego pomysłu jest głębsze zrozumienie wczesnego etapu ewolucji wszechświata – tzw. wieków ciemnych. W trakcie tego okresu temperatura wszechświata obniżyła się na tyle, że protony i elektrony zaczęły łączyć się w stabilne jądra wodoru. W początkowych okresach wieków ciemnych rozkład materii we wszechświecie był dość jednorodny, jednak pod koniec tego etapu zaczęły formować się pierwsze gwiazdy. Fotony powstałe w wyniku reakcji jądrowych były absorbowane przez atomy wodoru. Wodór emitował światło o długości 21 cm. Efekt Dopplera dla fal elektromagnetycznych w połączeniu z rozszerzającym się wszechświatem skutkuje zmianą długości fal. Wobec tego astronomowie muszą poszukiwać dłuższych fal, aby lepiej poznać wieki ciemne. Ponadto poszukiwane fale elektromagnetyczne wydłużyły się do zakresu absorbowanego przez ziemską atmosferę.
Czy nie prościej zbudować teleskop na powierzchni Księżyca?
Okazuje się jednak, że budowa szeregu satelitów na orbicie Księżyca jest technicznie łatwiejsza i efektywniejsze, niż budowa aparatury na ziemskim satelicie. Jeśli obserwacje będą prowadzone także w ciągu nocy księżycowej, to stanowiłoby to poważny problem dla teleskopu powierzchniowego. W jaki sposób zbierać i magazynować energię potrzebną do pracy przez 2 tygodnie? Kolejną komplikacją byłby sam montaż i lądowanie teleskopu. Dla satelitów okołoksiężycowych, wyznaczonych dla odpowiedniej wysokości nad Księżycem, okres obiegu to około dwie godziny, a zatem korzystne jest użycie paneli słonecznych, co nie sprawdziłoby się na powierzchni Księżyca.
Dlaczego akurat orbita Księżyca?
Niewidoczna strona Księżyca wydaje się być najlepszym miejscem do badań w tych długościach fal. Z jednej strony nie jesteśmy ograniczeni materią, która uniemożliwiałaby obserwacje, a z innej redukujemy szum fal radiowych z Ziemi. Co więcej, w trakcie nocy na Księżycu do teleskopu dociera znacznie mniej promieniowania ze Słońca, niż w ciągu księżycowego dnia.
W 2018 chińscy naukowcy rozpoczęli misję Chang’e 4, której celem było m.in. wysłanie dwóch mikrosatelitów Longjiang 1 oraz Longjiang 2, aby zmierzyły natężenie promieniowania radiowego w okolicach Księżyca. Ostatecznie Longjiang 1 nie wszedł na orbitę Księżyca, natomiast pomiary wykonane przez Longjiang 2 wykazały, że niewidoczna strona Księżyca jest niezwykle czystym miejscem pod względem promieniowania radiowego.
Co dalej?
Chińscy astronomowie mają nadzieję, że księżycowy teleskop pomoże nie tylko w poszerzeniu naszej wiedzy na temat początków wszechświata, ale także w badaniach magnetosfery planet pozasłonecznych.
Xuelei Chen poinformował, że teleskop zacznie okrążać naszego naturalnego satelitę najwcześniej w 2026 roku.
