En kunstners skildring av DAPPER-romfartøyet i bane rundt månen.
(Bilde: © NASA / JPL-Caltech / Jack Burns, Univ. Of Colorado, Boulder)
NASAs søken etter returnere mennesker til månen kunne øke et forskningsfelt som kanskje ikke virker særlig måneskilt: kosmologi.
Men månens bortre side kan være et kraftig sted å svare på noen av mest overbevisende spørsmål om universet - og NASAs press for å bringe mennesker tilbake til månen kunne redusere prisene nok til å gjøre denne vitenskapen til virkelighet. Selv en vitenskapsmann som leder pressen for at NASA skulle undersøke disse oppdragene innrømmer at det ikke var den mest intuitive ideen da han først hørte om den.
"Vi var [vitenskapsmesse] -dommere sammen, og de spurte meg hva jeg tenkte om teleskoper på månen," sa Jack Burns, en astrofysiker ved University of Colorado Boulder, til Space.com. "Og jeg sa, jeg tenkte ikke så mye på det i det hele tatt. Det falt meg ikke opp."
Siden den gang har han og kollegene tenkt mye på det. Konklusjonen deres er at observatorier på bortre side av månen gir en unik mulighet for moderne astronomer. Burns har brukt dette året på å tenke gjennom to spesifikke misjonskonsepter designet for å dra nytte, og fokuserer spesielt på perioden før stjernene begynte å danne seg, kalt mørke tider.
"Det høres illevarslende ut," sa Burns om epoken, men for forskere er det stort sett bare spennende. "Det har mye potensielt veldig interessant fysikk der og en mulighet for oss til å teste standardmodellen for kosmologi, og se om vi kan bryte den eller ikke. Du vet, astronomer vil alltid bryte ting."
Disse observasjonene er avhengige av å kunne ta ganske lang tid radiobølger, som er vanskelige å studere fra jorden på grunn av interferens fra menneskelig teknologi på planeten og i bane. Det er appellen fra bortre side av månen: Det er det eneste stedet i nabolaget vårt som er beskyttet mot alle skravlende lysglimt.
"Månens farside er et så sjeldent miljø," sa Burns. "Det er det eneste virkelig stille stedet i hele det indre solsystemet som gjør observasjoner ved veldig lave radiofrekvenser, som, som det viser seg i dag, virkelig er det siste uåpnede vinduet til det elektromagnetiske spekteret."
Så Burns og hans kolleger har produsert en rapport om hvert av to fjernsyns-radiovitenskapelige konsepter for NASA, som leter etter vitenskapelig forskning som kan komme tilbake på Artemis-programmet, byråets press til å lande mennesker på månen innen 2024. NASA Administrator Jim Bridenstine henviste til et av radioprosjektene, et orbitale oppdrag, under en nyhetskonferanse om den kampanjen, kalt " Artemis-program, 9. desember.
"All denne vitenskapen og all denne kunnskapen og all denne evnen kommer til å være tilgjengelig for oss fordi vi lanserer mennesker til månen for første gang siden 1972," sa han. "Vi kan få mye mer astrofysikkvitenskap og informasjon enn vi noen gang kunne få uten å ha denne arkitekturen på månen."
Den arkitekturen inkluderer Inngangsport, en NASA-veistasjon for roboter og mennesker bundet til månens overflate. Den første modulen av Gateway kunne starte i 2022, og det første oppdraget han og kollegene beskriver, kunne fly neste år, sa Burns, og stole på kommunikasjon utviklet for veistasjonen.
Vitenskapsprosjektet, kalt Dark Ages Polarimetry Pathfinder, eller DAPPER, er et romfartøy som ville bane rundt månen og tilbringe omtrent en tredjedel av tiden sin i den radiostille sonen på bortre side av månen.
Burns og Bridenstine sa begge at å bygge DAPPER i sammenheng med Artemis-programmet ville redusere oppdragskostnadene. Burns sa at prosjektet var designet med en prislapp på $ 50 millioner. Bridenstine sa at det å drive oppdraget uavhengig vil koste rundt 500 millioner dollar, men at det å kunne bruke Gateways infrastruktur ville redusere prisen til rundt 90 millioner dollar.
Trykket for å sende radioastronomiutstyr med Artemis-programmet trekker ikke aktualiteten utelukkende fra bekvemmelighet. Det er også et spørsmål om noe presserende, siden hastverket til månen kommer forbi NASA, andre nasjoner og private selskaper kan føre til at teknologi overskriver disse radiosignalene fra det tidlige universet, på samme måte som det på jorden.
"En del av grunnen til at vi vil gjøre dette før, i stedet for senere, ønsker vi å komme dit først og observere mens miljøet fremdeles er uberørt," sa Burns.
DAPPER ville være lettere å utføre enn de andre prosjektene Burns og hans kolleger har vurdert, kalt Farside Array for radiovitenskapelige undersøkelser av mørke aldre og eksoplaneter (YTTERSIDA).
Dette prosjektet ville ta en tur på en kommersiell månelander, som de som NASA ansetter for å frakte sine egne vitenskapelige instrumenter til månens overflate. Deretter ville en rover distribuere 128 antenner over 10 kilometer fra farsiden for å fange radiobølger. Et slikt prosjekt kan utfolde seg i midten av slutten av 2020-tallet, sa Burns, og kostet rundt 1 milliard dollar.
I tillegg til å gjøre kosmologiforskning, kan et slikt utvalg også hjelpe astronomer til å forstå hvilke eksoplaneter som kan være mest gunstige for livet. En sentral ingrediens, tror forskere, kan være en magnetfelt som vikler seg rundt planeten og holder en atmosfære på plass.
"Vi har kanskje kommet til den tentative konklusjonen at for å danne liv som oss, livet som vi kjenner det, er det veldig viktig å ha et magnetfelt," sa Burns. Og disse magnetfeltene skulle "lyse opp" når de blir sett på av radioteleskoper, sa han. "Dette er den eneste måten å søke etter magnetiske felt med en rekke lavfrekvente teleskoper på månens fjernside."
- Kinas Chang'e-4 Rover holder snacks fantastiske bilder av månens fjerne side
- Fantastiske månebilder fra NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter
- Bilder fra Månens Far Side! Kinas Chang'e 4 Lunar Landing in Pictures
