Jeśli chcesz mieć najbardziej dziewicze, najczystsze zdjęcia naszego wszechświata, najlepszą rzeczą, jaką możesz zrobić, jest opuszczenie Ziemi. Tutaj, na naszej planecie, można znaleźć całą masę różnego rodzaju efektów, które kolidują z naszymi możliwościami renderowania. Zanieczyszczenie światłem ogranicza nasz zakres widzenia; atmosfera szkodzi naszej determinacji i zdolności jasnego widzenia; chmury i pogoda uniemożliwiają nam zbieranie światła; Słońce i ziemia same blokują ogromną część naszego pola widzenia z dowolnego miejsca na ziemi.
Jednak obserwatoria, takie jak Hubble, Chandra, Fermi, Spitzer i inne, pokazały, jak wydajne mogą być teleskopy kosmiczne. Poglądy i dane, które wrócili na Ziemię, nauczyły nas znacznie więcej niż podobne obserwacje z Ziemi. Dlaczego więc nie umieścić teleskopu na Księżycu? Wierz lub nie wierz, ale to okropny pomysł. Ma tylko jeden pozytywny punkt. I własnie dlatego.
Teleskop na Księżycu: czy to źle?
Księżyc na pierwszy rzut oka może wydawać się idealnym miejscem do umieszczenia teleskopu. Nie ma praktycznie żadnej atmosfery, co eliminuje strach przed zanieczyszczeniem światłem. Znajduje się daleko od Ziemi, co powinno znacznie zmniejszyć zakłócenia pochodzące od wszelkich sygnałów wytwarzanych przez ludzi. Bardzo długie noce oznaczają również, że możesz obserwować ten sam cel nieprzerwanie przez 14 dni bez przerwy. A ponieważ masz solidne podłoże, nie potrzebujesz żyroskopów ani kół do zawieszania. Wydawałoby się, że wszystko jest w porządku.
Ale kiedy zaczynasz myśleć o tym, jak Księżyc obraca się wokół Ziemi, cały system Księżyc-Ziemia, który obraca się wokół Słońca, zaczynasz rozumieć niektóre z problemów, z którymi ta cała idea nieuchronnie się mierzy.
Po pierwsze, jeśli umieścisz teleskop na Księżycu, którą stronę wybierzesz: blisko czy daleko? Każdy z nich ma swoje wady.
Film promocyjny:
Jeśli umieścisz teleskop na bliższej (zwróconej ku Ziemi) stronie Księżyca, zawsze będziesz widzieć Ziemię. Oznacza to, że możesz wysyłać i odbierać sygnały, sterować teleskopem i pobierać dane praktycznie bez opóźnień, a jedynym ograniczeniem jest prędkość światła. Ale wynika również z tego, że zakłócenia z Ziemi, takie jak sygnały nadawane, zawsze będą problemem, z którym będziesz musiał się uporać.
Z drugiej strony, jeśli jesteś po drugiej stronie księżyca, dość skutecznie chronisz się przed wszystkim, co pochodzi z ziemi, ale nie masz też bezpośredniej ścieżki danych ani utrzymywania sygnału komunikacyjnego. Będziemy musieli zainstalować dodatkowy mechanizm, orbiter lub przeprowadzić komunikację na bliższą stronę, aby obsługiwać teleskop.
W każdym razie będziesz miał wiele problemów, z którymi będziesz musiał się zmagać i które zwykle nie występują w otchłani przestrzeni międzyplanetarnej. Dwa największe:
Trzęsienia księżyca. Czy myślisz, że to Księżyc rządzi pływami na Ziemi? Siły pływowe, które Ziemia wywiera na Księżyc, są 20 razy silniejsze niż siły pływowe, które Księżyc wywiera na Ziemię. Jest ich wystarczająco dużo, by wywołać na satelicie dość mdłe trzęsienia księżyca.
Różnica temperatur. Ze względu na pływowe blokowanie Księżyca przez Ziemię i jego wyjątkowo powolną rotację, przez 14 dni kąpie się on w słońcu prawie nieprzerwanie, a następnie pogrąża się w całkowitej ciemności na 14 dni. Temperatura w ciągu dnia może dochodzić do ponad 100 stopni Celsjusza, a nocą księżyc ochładza się do -173 stopni.
Podczas gdy teleskop kosmiczny może kontrolować swoją temperaturę poprzez aktywne lub pasywne chłodzenie (lub kombinację obu), teleskop musi ostygnąć poniżej temperatury długości fal, które próbuje obserwować, w przeciwnym razie szum przesłania zamierzony sygnał. Byłoby to ogromną wadą dla astronomii ultrafioletowej, optycznej lub podczerwonej, gdyby którykolwiek z nich próbował się rozwinąć na Księżycu.
Zaprojektowanie teleskopu, który wytrzyma te ekstremalne temperatury i nadal będzie działał, jest trudnym zadaniem. Nic dziwnego, że jedynym teleskopem na Księżycu, jaki mamy, jest bliższy teleskop ultrafioletowy podróżnika, który działa na długościach fal, przy których atmosfera ziemska pochłania prawie całe światło.
W przypadku większości zastosowań lot w kosmos byłby lepszym rozwiązaniem niż Księżyc. Powierzchnia Księżyca, oceniana na podstawie ekstremalnych temperatur i trudności w komunikowaniu się z Ziemią, ma więcej wad niż powierzchnia, na której można budować lub robić cokolwiek innego.
Ale jest jedna bardzo specyficzna aplikacja, którą oferuje Księżyc: radioteleskopy. Ziemia jest niewiarygodnie „głośnym” źródłem z przyczyn naturalnych i ludzkich. Nawet w kosmosie sygnały emanujące z Ziemi przenikają do całego układu słonecznego. Ale Księżyc zapewnia ogromną odporność na sygnały radiowe Ziemi: po drugiej stronie satelity dosłownie wykorzystuje się całe ciało Księżyca jako tarczę.
Kosmolog Joe Silk napisał w tym roku co następuje:
Mogliśmy wykryć sygnały inflacji, pierwszych etapów Wielkiego Wybuchu i powstania pierwszych gwiazd we Wszechświecie za pomocą księżycowego radioteleskopu. Chociaż jest nadzieja na zrobienie tego na Ziemi lub w kosmosie, daleka powierzchnia Księżyca zapewnia większą czułość, ponieważ jest osłonięta przed Ziemią tarczą niż jakakolwiek inna opcja.
W dzisiejszych czasach, kiedy jakikolwiek statek kosmiczny wychodzi poza Księżyc, patrząc z Ziemi, uderza w radio. Fakt, że fale radiowe nie mogą przechodzić przez Księżyc, oznacza, że w tym czasie nie można tam wysyłać ani odbierać żadnych sygnałów. Orbitujące satelity, wszelkie odległe stacje lub łaziki, a nawet astronauci Apollo tracą zdolność komunikowania się z Ziemią.
Ale oznacza to również, że są chronione przed wszelkiego rodzaju zanieczyszczającymi sygnałami radiowymi, które są generowane na Ziemi. Komunikacja GPS, mikrofale, sygnały radarowe, komórkowe i Wi-Fi, a nawet aparaty cyfrowe należą do wielu naziemnych źródeł, które zanieczyszczają obserwatoria radiowe. Ale po drugiej stronie księżyca wszystkie źródła zakłóceń są w 100% zablokowane. To najczystsze środowisko radioastronomiczne, jakie można sobie wyobrazić.
Dr Gillion Scudder zauważa również, że pomysł ten ma swoje wady. Przesyłanie danych wymaga czegoś w rodzaju urządzenia orbitalnego, które może komunikować się zarówno z Ziemią, jak i teleskopem. Teleskop lub szereg radioteleskopów musi zostać zbudowany i rozmieszczony na Księżycu i połączony ze sobą, jeśli mówi o szyku (co jest preferowaną opcją). Alternatywnie kable można poprowadzić bliżej w celu transmisji danych na Ziemię.
A największym problemem będą koszty. Transportowanie materiału na Księżyc, lądowanie na powierzchni Księżyca, rozmieszczanie i wiele więcej to kolosalna praca. Nawet najbardziej skromna propozycja, Lunar Array for Radio Cosmology (LARC), składa się z ponad stu prostych anten rozmieszczonych w zasięgu dwóch kilometrów. Projekt będzie kosztował 1 miliard dolarów i będzie najdroższym układem radiowym w historii Ziemi, jeśli zostanie zbudowany.
Praktycznie każda rozsądna propozycja astronomiczna sugeruje, że przestrzeń kosmiczna jest znacznie lepsza niż powierzchnia Księżyca do umieszczenia teleskopu. Spadki temperatury występują we wszystkich punktach Księżyca. Tylko radioastronomowie mogliby odnieść korzyść z umieszczenia teleskopu po drugiej stronie Księżyca, ale taka okazja kosztowałaby sporo grosza.
Dopóki nie znajdziemy sposobu na obniżenie kosztów lub wymyślenie czegoś lepszego, jest wysoce nieprawdopodobne, abyśmy kiedykolwiek zobaczyli teleskop księżycowy, który przewyższa inne opcje. Wszechświat nigdzie się nie wybiera, czeka, aż odkryjemy jego sekrety.
Ilya Khel