Астрономы в будущем переедут на Луну: зачем это нужно

Уникальное положение обратной стороны Луны дает ученым возможность построить там радиотелескопы для наблюдения за квазарами и изучения процессов звездообразования в космосе без досадных земных радиопомех.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Луна — самый близкий и относительно доступный для освоения объект Солнечной системы. Она привлекает человечество как месторождение полезных ископаемых, уникальная научная лаборатория и полигон для испытания технологий дальнейшей межпланетной экспансии. Существует даже проект лунных казино. Свои планы имеют и астрономы. Причем в отличие от прочих лунных конкистадоров звездочеты интересуются прежде всего невидимой с Земли стороной нашей спутницы. Дискуссионный материал на эту тему вышел в научно-популярном издании Universe Today («Вселенная сегодня»).

Зачем астрономам Луна

Основная масса наблюдений за космосом, особенно дальним, ведется не в традиционном оптическом диапазоне, а на радиочастотах. На Земле построены сотни радиотелескопов, которые изучают ближние и дальние уголки Вселенной. Объектами радиопоиска становятся квазары — самые мощные «движки» во Вселенной, работающие за счет гравитационной энергии сверхмассивных черных дыр. Радиотелескопы рассказывают нам о потоке заряженных частиц в областях звездообразования. Антенны-тарелки докладывают о распределении вещества в крупнейших скоплениях галактик в космосе. 

Но, посетив любую из радиобсерваторий, вы обнаружите, что вам придется на время распрощаться со всей своею электроникой от смартфона до умных часов. Это зоны, свободные от помех. Антенны радиотелескопов настолько чувствительные, что способны улавливать сигнал с вашего мобильного телефона на расстоянии в несколько километров. Источники радиоизлучения, создаваемые человеком, невероятно затрудняют радиоастрономические наблюдения.

Не только сотовые телефоны, но и радио- и телевизионные передачи, управление воздушными судами и связь, даже сигналы GPS — все это неизбежно создает помехи. Не случайно астрономы предпочитают строить новые обсерватории в глуши. Так, например, будущая радиообсерватория Square Kilometer Array (SKA) — крупнейшая из когда-либо построенных радиообсерваторий — будет расположена в пустыне Западной Австралии и безлюдных внутренних районах Южной Африки. 

Но даже эти отдаленные места недостаточно хороши для успешного поиска «святого грааля» радиоастрономии — слабого сигнала с длиной волны 21 см, испускавшегося нейтральным водородом в первую сотню миллионов лет после гипотетического Большого взрыва (или после выхода из очередной точки космической сингулярности согласно набирающей популярность теории). Это своего рода космические «темные века», когда еще не было звезд и галактик, а Вселенная была маленькой, плотной и однородной. Этот сигнал содержит ценную информацию о природе темной материи и росте космических структур, но он полностью поглощается земным радиоизлучением. У нас практически нет надежды когда-либо достоверно обнаружить этот сигнал с помощью наземных телескопов.

Но Луна дает нам шанс! Наша спутница всегда обращена одной стороной к Земле. А это значит, что она всегда обращена другой стороной в открытый космос. Обратная сторона Луны является наименее радиошумной средой в близлежащей Солнечной системе, поскольку тело спутника защищает любую «потустороннюю» лунную обсерваторию от антропогенных радиоизлучений.

Лунные проекты

Предложения уже есть. Радиотелескоп «Лунный кратер» — проект, реализуемый Лабораторией реактивного движения NASA. Идея заключается в том, чтобы рассредоточить отряд луноходов по верхнему краю подходящего кратера. Роверы рассчитываются на первый-второй, первые остаются наверху зафиксированными на огромном ободе, опоясывающем кратер. Вторые спускаются по склонам к центру, неся с собой тонкую радиочувствительную проволоку-антенну.

Эти провода на дне соединяются с приземлившимся в центре кратера посадочным модулем, который развертывает единую антенну, по сути, превратив весь кратер в большую радиоприемную тарелку, по размерам превосходящую все, что мы можем надеяться построить на Земле. Это был бы не самый чистый и не самый эффективный радиотелескоп ввиду ограниченности обзора, но это и не обязательно: окружающая среда на дальней стороне настолько чиста от радиопомех, что у него все равно были бы лучшие шансы ловить реликтовые водородные сигналы.

Среди других предложений — концепция FARSIDE. В названии заключена игра слов. Far Side — это обратная сторона Луны. Кроме того, акроним FARSIDE расшифровывается как Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark ages and Exoplanets — дословно «Потусторонняя решетка для радиотехнических исследований темных веков и экзопланет». Конечно, можно придраться к тавтологии (словосочетание far side в аббревиатуре FARSIDE), но проект впечатляет! Вместо одной мега-антенны концепция заключается в размещении множества посадочных модулей базовых станций и независимых луноходов, которые будут разматывать километры проводов радиоантенн между собой, создавая гигантскую сеть подключенных и коррелированных приборов для получения изображения ранней Вселенной с фантастически высоким разрешением (дополнительно возможно решение и других научных задач).

Как радиотелескоп Lunar Crater, так и обсерватория FARSIDE являются весьма амбициозными проектами, требующими разработки и использования множества автономных аппаратов, не говоря о возможном использовании лунных ресурсов для сборки и эксплуатации приборов.

В связи с этим возникает интересная головоломка. Обсерватории должны быть построены на обратной стороне Луны, иначе у них не было бы преимущества в плане радиопомех. Но чтобы они действительно заработали, понадобятся спутники-ретрансляторы связи, крупные и постоянно действующие источники энергии, возможно, даже добыча полезных ископаемых, чтобы не приходилось доставлять ресурсы с Земли. Это очень похоже на индустриализацию! Крупномасштабные астрономические обсерватории занимают значительное место, и их развитие немедленно привело бы к искушению использовать всю эту промышленность и разработки для других, не связанных с астрономией целей!

Тем не менее, если человечество все тщательно спланирует и реализует, оно могло бы осваивать Луну в разных направлениях без соперничества между проектами.

• космос

Поделиться