Rozjasnite vesmírny temný vek

Toto zobrazenie zobrazuje ideologický rádioteleskop lunárneho krátera na odvrátenej strane Mesiaca. Koncept v počiatočnej fáze sa študuje v rámci grantu od spoločnosti NASA Innovative Advanced Concepts, nejde však o misiu NASA. S pozdravom: Vladimir Wetstansky

skoré štádia NASA Tento koncept mohol vidieť robotov, ktorí zavesili drôtené pletivo do jamy na odvrátenej strane Mesiaca, a vytvorili rádioteleskop, ktorý pomohol sondovať úsvit vesmíru.

Po rokoch vývoja získal projekt Lunar Crater Radio Telescope (LCRT) 500 000 dolárov na pomoc pri ďalších prácach pri vstupe do fázy II programu Inovatívny pokročilý koncept NASA (NIAC). Aj keď ešte nie je misiou NASA, LCRT popisuje koncept misie, ktorý môže zmeniť pohľad ľudstva na vesmír.

Primárnym účelom LCRT bude meranie rádiových vĺn s dlhou vlnovou dĺžkou generovaných vesmírnymi temnými dobami – obdobie, ktoré trvalo po niekoľkých stovkách miliónov rokov veľký tresk, Ale skôr ako vznikli prvé hviezdy. Kozmológovia o tomto období vedia len málo, ale ukázalo sa, že odpovede na niektoré z najväčších záhad vedy môžu byť zablokované v rádiových emisiách s dlhou vlnovou dĺžkou generovaných plynom, ktorý za ten čas naplnil vesmír.

Rádio astronóm Joseph Lazio z Jet Propulsion Laboratory NASA v južnej Kalifornii uviedol: „Keď neexistovala hviezda, bolo počas temných vekov vesmíru dostatok vodíka – ktorý by slúžil ako surovina pre prvé hviezdy.“ Tím LCRT. „S dostatočne veľkým rádioteleskopom od Zeme môžeme najskôr sledovať procesy, ktoré by viedli k vzniku hviezd, a možno tiež poskytnúť informácie o podstate temnej hmoty.“

Mesačný povrch je pokrytý krátermi a prirodzený povrch, ako je priehlbina, môže poskytnúť podpornú štruktúru pre misku pre rádioteleskop. Ako je znázornené na tomto diagrame, môže DuAxel ukotviť drôtené pletivo od okraja krátera Rovers. S pozdravom: Vladimir Wetstansky

Rádiové teleskopy na Zemi nemôžu skúmať toto záhadné obdobie, pretože od tej doby sa rádiové vlny dlhých vĺn odrážajú na vrchole našej atmosféry vrstvou iónov a elektrónov, čo je oblasť známa ako ionosféra. Náhodné rádiové emisie z našej civilizácie hluku môžu interferovať s rádioastronómiou, ako aj vyhadzovať slabé signály.

Ale na odvrátenej strane Mesiaca nie je atmosféra, ktorá by tieto signály odrážala, a samotný Mesiac bude blokovať rádiové chvenie Zeme. Mesačný vesmír môže byť hlavnou skutočnou vlastnosťou pre bezprecedentné štúdium raného vesmíru.

„Rádiové ďalekohľady na Zemi nemôžu vidieť kozmické rádiové vlny vo vzdialenosti asi 33 stôp [10 meters] Alebo dlho vďaka nášmu iónovému systému, takže existuje celá oblasť vesmíru, ktorú len tak ľahko nevidíme, “uviedol robotický technológ Saptarshi Bandyopadhyay. Jpl A viesť výskumný pracovník na projekte LCRT. „Predchádzajúce nápady na výstavbu rádiovej antény na Mesiaci však boli veľmi náročné na zdroje a zložité, takže sme boli nútení prísť na rôzne spôsoby.“

Zostavte si ďalekohľad s robotom

Aby bol LCRT citlivý na dlhé rádiové vlnové dĺžky, musí byť obrovský. Cieľom je postaviť anténu širokú pol míle (1 km) v jamke širokej 2 míle (3 km). Najväčší rádioteleskop s jednou miskou na Zemi – napríklad 1 500 stôp (500 m) päťsto metrový sférický ďalekohľad (FAST) v Číne a teraz široký 1 000 palcov (305 m) Observatórium Arecibo v Portoriku – podporná štruktúra. Krajina bola vytvorená vo vnútri prírodných misiek, ako sú napríklad sedimenty.

Koncepčný rádioteleskop môže byť skonštruovaný z misky z drôteného pletiva vo vnútri krátera. V tomto príklade je možné prijímač vidieť zavesený na parabole prostredníctvom systému káblov ukotvených na okraji jamy. S pozdravom: Vladimir Wetstansky

Táto trieda rádiových ďalekohľadov využíva tisíce reflexných panelov zavesených vo vnútri priehlbín, aby odrážali celú vlnovú plochu na rádiové vlny. Prijímač potom visí cez systém káblov v ohniskovom bode nad parabolou ukotvenými vežami na obvode misky, aby zmeral rádiové vlny odrážajúce sa od zakrivenej plochy pod ňou. Ale aj napriek svojej veľkosti a zložitosti nie je ani FAST citlivý na rádiové vlnové dĺžky, ktoré presahujú asi 4 stopy.

So svojím tímom inžinierov, robotikov a vedcov v spoločnosti JPL prispôsobil Bandyopadhyay túto triedu rádiových ďalekohľadov do svojej najzákladnejšej podoby. Jeho koncepcia eliminuje potrebu neúnosne prepravovať ťažké materiály na Mesiac a pomocou robotov automatizuje výrobný proces. Namiesto použitia tisícov reflexných panelov na zameranie prichádzajúcich rádiových vĺn by bol LCRT vyrobený z tenkého drôteného pletiva v strede krátera. Vesmírna loď by dodala siete a samostatný pristávač by zmrazil rovery Duaxel, aby vytvorili misku na niekoľko dní alebo týždňov.

Duaxel, robotický koncept vyvíjaný v spoločnosti JPL, sa skladá z dvoch jednoosých roverov (nazývaných nápravy), ktoré navzájom vyčnievajú, ale je ich možné spojiť pomocou jedného drôtu. Jedna polovica by slúžila ako kotva na okraji jamy, zatiaľ čo druhá by bola pri stavbe zábrany.

„Duaxel rieši mnohé problémy spojené so zavesením takej veľkej antény do mesačnej jamy,“ uviedol Patrick McGrei, robotický technológ spoločnosti JPL a člen tímu projektov LCRT a Dualcel. „Diferenciálne nápravové vozíky môžu pri pripútaní vojsť do jamy, pripojiť sa k vodičom, vyvinúť napätie a lanká zdvihnúť, aby sa zavesila anténa.“

Identifikujte výzvy

Na posunutie projektu na ďalšiu úroveň využijú financovanie z fázy II NIAC na zdokonalenie schopností ďalekohľadu a rôznych misijných prístupov pri identifikácii výziev, s ktorými sa pri tom stretávajú.

Jednou z najväčších výziev tímu počas tejto fázy je návrh drôteného pletiva. Pre zachovanie parabolického tvaru a presného rozstupu medzi drôtmi musí byť pletivo pevné a pružné, ale zároveň dostatočne ľahké. Baran by mal vydržať divoké zmeny teploty na mesačnom povrchu – mínus 280 stupňov Fahrenheita (Mínus 173 stupňov Celcius) Až na teplotu 260 ° F (127 ° C) – bez deformácie alebo zlyhania.

Ďalšou výzvou je určiť, či má byť Duaxel Rovers plne automatizovaný alebo či má do procesu rozhodovania zapojiť ľudského operátora. Možno je konštrukcia DuAxels doplnená aj inými stavebnými technikami? Napríklad streľba harpónom do mesačného povrchu môže lepšie ukotviť mriežku LCRT a vyžadovať menej robotov.

Aj keď je Lunar pre vzdialených používateľov „rádiom pokojný“, v budúcnosti sa to môže zmeniť. Koniec koncov, čínska vesmírna agentúra má v súčasnosti misiu na skúmanie Mesiaca a ďalší vývoj mesačného povrchu by mohol mať vplyv na možné projekty rádioastronómie.

Počas nasledujúcich dvoch rokov bude tím LCRT pracovať na identifikácii ďalších výziev a otázok. Ak uspejú, môžu byť vybraní na ďalší vývoj, iteračný proces, ktorý inšpiruje Bandyopadhyaya.

„Vývoj tohto konceptu by mohol v priebehu cesty priniesť niekoľko významných prelomov, najmä pokiaľ ide o technológie nasadenia a použitie robotov na stavbu obrovských štruktúr zo Zeme,“ uviedol. „Som hrdý na to, že môžem spolupracovať s týmto rôznorodým tímom odborníkov, ktorí inšpirujú svet k premýšľaniu o veľkých myšlienkach, ktoré môžu priniesť priekopnícke objavy o vesmíre, v ktorom žijeme.“

NIAC financuje Riaditeľstvo misií vesmírnych technológií NASA, zodpovedné za vývoj nových prierezových techník a schopností požadovaných agentúrou.