University of Colorado Boulder a Lunar Resources Inc. právě získaly finanční prostředky NASA na studium možnosti postavit radioteleskop na odvrácené straně Měsíce. Projekt, tzv FarView , by sklízel stavební materiály ze samotného měsíčního povrchu a pomocí robotických roverů by postavil masivní, spletitou síť drátů a antén na ploše 400 kilometrů čtverečních. Po dokončení by FarView umožnil radioastronomům pozorovat oblohu v nízkofrekvenčních rádiových vlnových délkách s nebývalou jasností.
Radioteleskopy fungují nejlépe v izolaci. Pokud na Zemi chtějí operátoři radioteleskopů ‚slyšet‘ oblohu bez rušení, musí se prosadit ohromně vyloučené zóny kolem dalekohledu, kde jsou zakázány mobilní telefony, wi-fi a dokonce i zapalovací svíčky z benzínových aut. FarView navrhuje umístit dalekohled na nejtišší místo, jaké si dokážeme představit, daleko od pozemšťanů a našich hlučných přístrojů. S touto lunární observatoří by astronomové mohli naslouchat vesmíru jasněji než kdy předtím, což by jim umožnilo jít hlouběji zpět v čase a prostoru, možná i do kosmického temného věku, kdy se formovaly první hvězdy.
Radioteleskop Green Bank v Západní Virginii vyžaduje kolem sebe velkou „tichou zónu“, aby se zabránilo rušení. Kredit: Geremia, Wikipedia Commons.
Mohlo by to fungovat, i když plán je stále v nejranějších fázích. FarView je financován programem NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), který spolupracuje s podnikateli na financování nápadů, které jsou inovativní a technicky správné, ale z velké části nevyzkoušeny a stále jsou v plenkách. Projekty NIAC jsou letmým pohledem na možnosti průzkumu vesmíru za desetiletí nebo více v budoucnosti. Vytvoření navrhované observatoře na Měsíci bude ještě dlouhá cesta.
Dr. Alex Ignatiev, technologický ředitel společnosti Lunar Resources, je přesvědčen, že to dokážou zvládnout, aniž by zruinovali banku. „Mohli bychom postavit FarView za přibližně 10 % nákladů na teleskop Jamese Webba a fungovat déle než 50 let,“ řekl . Je to působivý cíl.
Budova s měsíční půdou
Klíčem k udržení nízkých nákladů je sestavení FarView s použitím materiálů již dostupných na Měsíci, jinak známé jako využití zdrojů in-situ (ISRU). ISRU se v posledních letech stalo módním pojmem s ohledem na průzkum Měsíce a Marsu, protože bude nutné udržet dlouhodobou lidskou aktivitu na Měsíci a Marsu. V tomto případě ISRU umožní FarView snížit drahé náklady na únik z otravné zemské gravitace tím, že postaví dalekohled z lunárního regolitu.
Přesný výrobní proces pro FarView se opírá o dvě techniky. První je elektrolýza roztaveného regolitu (tavení měsíční půdy za účelem oddělení kovů od kyslíku) a druhá je vakuová depozice (pokládání tenkých fólií podobných filmů materiálu). Lunar Resources má zkušenosti s oběma technikami v malém měřítku; budou muset být zvýšeny, aby se vytvořila obrovská observatoř FarView.
Během budoucích operací ve vesmíru (FISO) telecon prezentace loni v prosinci Ignatiev vysvětlil, že regolit na Měsíci je směsí oxidů kovů, přičemž více železa v Mares a více hliníku v Highlands a prvky jako křemík a hořčík jsou dostupné všude. „Naší výzvou je pak, pokud jde o výrobu na Měsíci se surovinami,“ řekl, „je rozbít tu vazbu regolit-kyslík...a získat z toho regolitu surové prvky“ pomocí elektrických proudů.
Umělcovo zobrazení roveru, který pokládá antény na odvrácené straně Měsíce. Kredit: Lunar Resources.
Malá robotická zpracovatelská továrna by extrahovala tyto kovy z půdy a uložila je do roveru. Hlavní vyšetřovatel FarView, Ronald Polidan, řekl FISO, že když rover jede, „roztaví povrch regolitu do skla, pak na něj položí kovové antény s propojovacími dráty a veškerou další nezbytnou infrastrukturou“. Při použití této metody by výroba 100 000 desetimetrových dipólů potřebných pro dalekohled zabrala 26 měsíců. Rover by byl schopen pracovat pouze během lunárních dnů (dlouhé asi dva pozemské týdny) a musel by v noci hibernovat.
Výzvy a příležitosti
Stavba lunárního dalekohledu zní složitě, ale jeho principy jsou po extrakci materiálů poměrně jednoduché. Pokládání pásů kovové fólie po povrchu Měsíce by nemělo být příliš tvrdé a pro jeho fungování není potřeba žádná velká nosná konstrukce. Nejlepší na tom je, že teoreticky jsou kovové dipóly provozuschopné a opravitelné, což dává FarView dlouhou životnost.
K zahájení provozu však bude pravděpodobně nejprve zapotřebí nějaká další infrastruktura. Tým plánuje postavit solární panely a baterie také z regolitu, které poskytují zdroje energie pro dalekohled. Doufají, že techniky ISRU, jako jsou tyto, budou testovány a ověřeny ve spojení s Program Artemis v příštích letech.
A konečně, aby FarView uspěl, bude třeba věnovat určitou pozornost komunikaci. Když Čína přistála jejich Přistávací modul Chang’e 4 na odvrácené straně Měsíce v roce 2019 museli nejprve umístit komunikační satelit (Queqiao) do bodu Země-Měsíc L2 Lagrange, aby přistávací modul mohl mluvit se Zemí. NASA zatím žádný takový satelit k dispozici nemá – a spolupráce s Čínou ve vesmíru byla v posledních letech politicky obtížná. Lunární observatoř na vzdálené straně bude vyžadovat určité inovace: buď ve strojírenství, nebo v diplomacii.
Jsou lunární observatoře budoucností astronomie?
S novými megasouhvězdími, jako je Starlink, které se objeví online v příštích několika desetiletích, se pozemská astronomie stává stále náročnější. Tyto nízko letící satelitní roje vytvářejí jasné pruhy světla, které znečišťují snímky dalekohledu. Lunární observatoře se mohou zdát jako slibná alternativa, jak se tomuto problému vyhnout. Faktem ale je, že u většiny typů dalekohledů prostě nemůžete překonat cenu a pohodlí jejich stavby na Zemi, i když se jim Starlink občas postaví do cesty. Jako takové se zdá pravděpodobné, že lunární observatoře jako FarView pouze doplní pozemské observatoře, nikoli je nahrazují, alespoň ne v dohledné době. Ani s ISRU.
Pruhy přes snímky pozemského dalekohledu způsobené ranou sérií satelitů Starlink v listopadu 2019. Kredit snímku: Národní laboratoř pro výzkum optické a infračervené astronomie NSF/CTIO/AURA/DELVE/Clara Martínez-Vázquez a Cliff Johnson.
FarView je vzrušující ne proto, že řeší problém Starlink (který stejně většinou ovlivňuje optické dalekohledy), ale spíše proto, že FarView nabízí jedinečnou příležitost pro nízkofrekvenční radioastronomii, něco, co na Zemi není životaschopné kvůli veškerému rádiovému šumu, který vytváříme. S FarView jsme se mohli dozvědět věci o kosmickém temném věku, které prostě nejsou možné s infrastrukturou založenou na Zemi. Jeho vědecká hodnota je obrovská. Jen nepočítejte s tím, že bude fungovat jako náhražka regulací megakonstelací, popř zmírnění jasu snižujícího pruhy techniky. Stále je budeme potřebovat, abychom zajistili, že pozemská astronomie bude moci koexistovat s megasouhvězdími, protože ani jeden z nich v dohledné době nikam nepoletí.
Nové pozemské dalekohledy jako Vera Rubin Observatory a Extremely Large Telescope dokážou v příštím desetiletí úžasné věci. Pokud se k nim FarView připojí, mohlo by to právě zazvonit v novém zlatém věku astronomie, kdy zemské, vesmírné a měsíční dalekohledy spolupracují na pochopení našeho místa ve vesmíru. Je to cíl, který stojí za to sledovat, a s trochou spolupráce a vynalézavosti může přijít dříve, než si myslíme.
Další informace:
- Daniel Strain, “ Projekt financovaný NASA na průzkum jedinečné lunární observatoře ,“CU Boulder dnes.
- Ronald Polidan a Alex Ignatiev, “ Výroba lunárního povrchu in-situ, 'FISO Telecon.
- Ronald Polidan,' FarView – Lunární vzdálená rádiová observatoř vyrobená in situ, 'NASA.
- Elise Hu. “ Vstupte do tiché zóny: Kde jsou zakázány mobilní služby a Wi-Fi ,“NPR.
