Wielki teleskop umieszczony na Księżycu mógłby rzucić całkowicie nowe światło na tajemnice wszechświata, przenikając nawet głębiej niż Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Czy to właśnie Księżyc może być kluczem dla nowego etapu w astronomii i prowadzeniu obserwacji? O tym w dzisiejszym odcinku.
Astronomowie sądzą, że potężne instrumenty obserwacyjne zbudowane na powierzchni srebrnego globu mogą stanowić kolejny etap w badaniach astronomicznych, umożliwiając im badanie zjawisk niewidocznych dla istniejących obserwatoriów naziemnych,a nawet kosmicznych. Proponowano różne pomysły, w tym radioteleskopy, a nawet superdokładne detektory fal grawitacyjnych, które mogłyby wykrywać subtelniejsze zaburzenia niż detektory na Ziemi.
Inny pomysł, przedstawiony przez astronoma Jean-Piere’a Maillarda podczas niedawnej konferencji zorganizowanej przez Royal Society w Londynie, polega na umieszczeniu trzynastometrowego teleskopu na podczerwień w wiecznie zacienionym kraterze w pobliżu jednego z biegunów Księżyca. Taki teleskop, jak stwierdził Maillard byłby dokładniejszy niż Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba, i dostrzegłby części spektrum elektromagnetycznego niewidoczne dla Webba.
W przypadku teleskopów kosmicznych, jednym z największych ograniczeń jest ładowność rakiet nośnych. Główne zwierciadło JWST ma sześć i pół metra metra średnicy, jego budowa ciągnęła się latami i musiało być skonstruowane tak, aby rozłożyć się dopiero po dotarciu do wyznaczonego punktu w przestrzeni kosmicznej. Teleskop umieszczony na Księżycu mógłby być wynoszony w częściach i składany na miejscu. Średnica trzynastu metrów pozwoliłaby na prowadzenie obserwacji z rozdzielczością bijącą na głowę nasz najpotężniejszy działający obecnie teleskop kosmiczny.
Maillard odniósł się do części spektrum elektromagnetycznego, które Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba może wykrywać, chodzi o promieniowanie o długościach fali od sześciu dziesiątych do dwudziestu ośmiu mikrometrów, które obejmuje światło bliskiej podczerwieni i średniej podczerwieni. Fale podczerwone charakteryzują się długością większą, niż fale widoczne dla ludzkiego oka i odbierane są przez nasze organizmy jako ciepło. Wykrywając promieniowanie podczerwone, Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba może zauważyć nawet te obiekty, które są niedostrzegalne w świetle widzialnym.
Jednak nawet Webb ma swoje ograniczenia i wynikają one rozmiaru jego lustra oraz z temperatury, do której można schłodzić teleskop.
W przypadku Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba chłodzenie zapewnia pięciowarstwowa tarcza przeciwsłoneczna chroniąca teleskop, który znajduje się półtora miliona kilometrów od Ziemi, przed promieniami słonecznymi. Ale jak stwierdził Mailard w niektórych kraterach na biegunach księżycowych istnieją znacznie zimniejsze miejsca. Umieszczając tam teleskop, bez potrzeby jakiejkolwiek osłony termicznej jego instrument byłyby bez przerwy wystawione na warunki sprzyjające osiągnięciu bardzo niskiej temperatury. Teleskop na podczerwień umieszczony w wiecznie zacienionym księżycowym kraterze mógłby być nie tylko większy, ale także zimniejszy i dlatego zdolny do wykrywania promieniowania o długościach fal do dwustu mikrometrów.
Fale podczerwone w takich zakresach nie są widoczne dla żadnego istniejącego teleskopu. W badaniach tego typu specjalizowało się obserwatorium SOFIA czyli Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy. Było to największe podniebnym obserwatorium na świecie. Pracujące na wysokości powyżej dwunastu tysięcy metrów – ponieważ na niższych wysokościach para wodna ziemskiej troposfery pochłania promieniowanie podczerwone. Obserwatorium znajdowało się na pokładzie specjalnie przystosowanego do tego celu samolotu Boeingu 747SP. SOFIA badała wiele kosmicznych środowisk, włączając w to miejsca narodzin i śmierci gwiazd, obszary formowania odległych układów planetarnych oraz sąsiedztwo czarnych dziur w aktywnych galaktykach. Niestety w nocy z dwudziestego ósmego na dwudziestego dziewiątego września dwa tysiące dwudziestego drugiego roku obserwatorium odbyło swój ostatni lot i zostało wycofane z eksploatacji ze względu na zbyt wysokie koszty utrzymania.
Najnowsze filmy
Aktualnie nie ma w planach budowy teleskopu o podobnych możliwościach. W rezultacie astronomowie obecnie nie mogą badać wielu rodzajów kosmicznych zjawisk, które widoczne są wyłącznie na dłuższych falach podczerwienie. Jak zauważył Mailard jest tam ogrom danych, które czekają na zebranie. Dłuższe fale przenikają znacznie lepiej niż krótsze przez wszechobecny pył i gaz wypełniające przestrzeń międzygalaktyczną, przekazując wiele informacji o odległym wszechświecie. Teleskop działający na falach podczerwonych na Księżycu nie tylko ujawniłby część tych obecnie niewidocznych zjawisk, ale także byłby lepszy niż Webb w analizie atmosfer egzoplanet krążących wokół gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej. Pozwoliłoby to naukowcom przyjrzeć się bliżej egzoplanetom, które potencjalnie mogą sprzyjać powstawaniu życia, być może nawet znaleźć ślady obecności życia w atmosferze jakiejś egzoplanety.
Wizja Maillarda zakłada budowę i późniejszą obsługę teleskopu w całości z wykorzystaniem robotów, co pozwoliłoby na jego realizację nawet bez stałej ludzkiej obecności na Księżycu.
Innym bardzo ciekawym projektem jest radioteleskop LCRT czyli Lunar Crater Radio Telescope. Ludzkość używa radioteleskopu od prawie stu lat, dokładnie w roku tysiąc dziewięćset trzydziestym pierwszym Karl Guthe Jansky odkrył promieniowanie radiowe Drogi Mlecznej. Była to pierwsza, historyczna obserwacja wszechświata na falach radiowych. Zbudował też pierwowzór dzisiejszych radioteleskopów, była to urządzenie składające się z grupy masztów o wysokości sześciu metrów zamocowanych na konstrukcji w kształcie koła o średnicy około niecałych trzydziestu metrów.
Od tamtej pory poczyniliśmy ogromne postępy i wiemy już, że astronomia nie kończy się na obserwowaniu fal świetlnych. Radioteleskopy pomagają ujawniać ukryte obiekty w kosmosie; uzyskane obrazy można następnie łączyć, aby uzyskać kompletny obraz obserwowanego obszaru nieba.
Podobnie jak stroisz radio na konkretną stację, radioastronomowie stroją swoje teleskopy, aby odbierać fale radiowe z odległości milionów lat świetlnych od Ziemi. Korzystając z zaawansowanego programowania komputerowego, mogą odszyfrowywać sygnały, aby badać narodziny i śmierć gwiazd, formowanie się galaktyk oraz różne rodzaje materii we wszechświecie.
Jednak prowadzenie obserwacji radiowych na Ziemi ma dość poważne ograniczenia i obecnie stajemy przed coraz większymi problemami, które mogą hamować rozwój radioastronomii. Największym z nich jest zakłócenie radiowe (RFI).
Ludzkość nieustannie korzysta z technologii radiowej, prowadząc do zanieczyszczenia przestrzeni wokół naszej planety. Aby temu przeciwdziałać instytucje z różnych krajów wprowadziły „Strefy Ciszy Radiowej” w pobliżu obserwatoriów. Pomysł ten miał za zadanie ograniczyć zakłócenia radiowe. Jednak nawet te strefy nie gwarantują całkowitej ochrony przed RFI, gdyż wiele współczesnych urządzeń, takich jak telefony czy komputery, emituje zakłócenia potrafiące wpłynąć na wyniki obserwacji. Dodatkowo, ziemskie radioteleskopy muszą borykać się z barierą jaką stanowi jonosfera, która blokuje część częstotliwości.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Przeniesienie radioastronomii poza atmosferę Ziemi brzmi jak najlepsze rozwiązanie, ale nie jest to takie proste, radioteleskopy są przecież ogromne. Największy obecnie działający – chiński radioteleskop FAST ma średnicę wynoszącą pięćset metrów. Umieszczenie takiego kolosa w przestrzeni kosmicznej jest niewykonalne. Jedyna możliwością pozostaje więc zbudowanie go na powierzchni Księżyca. Nie jest już nowy pomysł, ale dopiero teraz zaczynamy rozważać go coraz poważniej, tym bardziej, że wraz z postępem technologicznym spadają też koszty wyniesienia ładunków w kosmos.
Prosta koncepcja polega na znalezieniu odpowiedniego krateru na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca i umieszczeniu tam radioteleskopu. Korzyści z takiego rozwiązania byłyby ogromne: mógłby obserwować wszechświat w dłuższych falach, a ponadto księżycowa powierzchnia chroniłaby go przed zakłóceniami z Ziemi oraz Słońca.
Koncepcja LCRT czyli Lunar Crater Radio Telescope zakłada, że będzie on miał średnicę aż sięgającą tysiąca metrów. Plan NASA zakłada, że lądownik zrzuci potrzebne komponenty do odpowiedniego krateru o średnicy trzech do pięciu kilometrów, a zmontowaniem wszystkiego na miejscu zajmą się roboty nazywane DuAxels.
Zanim jednak NASA podejmie decyzję o ewentualnym zrealizowaniu projektu tradioteleskopu na powierzchni Srebrnego Globu, musi najpierw przetestować kluczowe technologie oraz zmierzyć się z trudnymi problemami takimi jak zmieniająca się temperatura powierzchni wahająca się od minus stu siedemdziesięciu do nawet plus stu dwudziestu stopni celsjusza.
Plan zakłada realizację tego za pomocą innego projektu o nazwie LuSEE-Night, którego głównym celem nie jest zbieranie danych naukowych, ale po prostu przetrwanie w trudnych warunkach po drugiej stronie Księżyca, aby przetestować możliwość instalacji tam przyszłych radioteleskopów.
Najwcześniej możliwa data startu LuSEE-Night to rok dwa tysiące dwudziesty piąty.
