全球滚动:NASA与DOE在月球远端的望远镜将揭开宇宙的黑暗时代

来源：cnBeta 　2023-03-14 17:49:34

美国宇航局和能源部（DOE）正在合作开发一种科学仪器，该仪器将在月球远端的夜间月球表面的恶劣的环境中生存，以尝试对宇宙的黑暗时代进行首次测量。该仪器被命名为月球表面电磁学实验--夜间（LuSEE-Night），是能源部布鲁克海文国家实验室、能源部科学办公室、加州大学伯克利分校空间科学实验室和美国航空航天局科学任务局之间的合作。

LuSEE-Night是了解月球无线电环境的探路者，并有可能首次看到我们宇宙历史中一个先前未被观察到的时代。这项合作进一步加强了美国宇航局和能源部之间的长期伙伴关系，以实现空间创新和探索。

黑暗时代是宇宙学研究的一个重要时代，因为它可以为我们宇宙的形成和演变提供新的见解。黑暗时代发生在宇宙起源后约38万至4亿年之间，被称为大爆炸，是第一个发光的恒星和星系出现之前的一个时期。由于无线电波是我们能从黑暗时代测量到的唯一信号，LuSEE提供了一个机会来了解第一批非发光物质是如何演变成我们今天看到的主导可观察宇宙的恒星和星系的。

【资料图】

商业登陆器将携带NASA提供的科学和技术载荷，包括LuSEE-Night到月球表面。资料来源：美国国家航空航天局

不幸的是，由于我们星球不透明的电离层和地球不断用无线电波"污染"内太阳系的噪音，这些来自黑暗时代的重要无线电波信号不可能从地球表面测量。然而，由于月球没有干扰电离层--并且由于月球的远侧不断被屏蔽掉来自地球的有害无线电发射，以及在月夜里的太阳--月球的远侧提供了一个独特的环境，可以观察到敏感的无线电天文学信号，这些信号在近地空间环境中的其他地方是无法得到的。LuSEE-Night将在未来的商业月球有效载荷服务（CLPS）飞行中被运送到月球的远端，它将利用可部署的天线和无线电接收器，有可能首次观察到这些来自黑暗时代的敏感无线电波。通过实际在月球表面并在正确的时间进行测量，一些外部的无线电干扰源将被消除，包括来自太阳、地球、木星和土星的无线电噪音。

"LuSEE-Night是一个迷人的实验，它将使我们更接近于观察我们以前从未能够观察到的东西--黑暗时代的信号，"能源部科学办公室主任Asmeret Asefaw Berhe说。"通过这次合作，能源部和美国宇航局正在为未来几十年成功探索黑暗时代的宇宙学创造条件。"

月球表面电磁学实验，或LuSEE，将由空间科学实验室建造，以研究月球表面的磁场和电场，以及它们如何与细小的灰尘颗粒相互作用。这些科学仪器将降落在月球的日光面，那里的阳光将电子从原子中敲出，使灰尘静电充电并悬浮起来。资料来源：加州大学伯克利分校图片：Stuart Bale

然而，一个重大的挑战将是让仪器在月球远端的月夜恶劣、寒冷和黑暗的环境中生存足够长的时间，以收集并向地球发送数据。在月球的整个昼夜周期中，温度在白天的250°F（120°C）和夜间的-280°F（-173°C）之间波动。这个温度范围不仅对采集和传输数据提出了巨大的挑战，而且对保持仪器不被冻结和过早结束任务也提出了挑战。因此，在月夜中生存的技术不仅对机器人活动至关重要，而且对在月球表面创造一个持续的人类存在也至关重要。

"LuSEE-Night将在14天月夜的低温下运行，这时没有阳光可供发电或供热，"美国宇航局科学任务局负责勘探的副局长Joel Kearns说。"除了重要的潜在科学回报之外，LuSEE-Night月夜生存技术的演示对于从月球表面进行长期的、高度优先的科学调查至关重要。"

如果成功，LuSEE-Night将作为一个探路者，帮助为未来更大的仪器提供信息，以进一步测量这些本来无法检测的无线电频率，并帮助科学家更好地了解宇宙形成和演变的最早时期。

LuSEE-Night的项目负责人Stuart D. Bale说："这种测量非常具有挑战性，来自银河系的无线电发射非常明亮，而我们的黑暗时代信号就隐藏在它后面。"LuSEE-Night科学合作发言人Anže Slosar补充说："每当我们在宇宙学中打开一个新的频率窗口时，我们就会揭开关于宇宙历史和我们在其中的位置的新发现。"

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