Die University of Colorado Boulder und Lunar Resources Inc. haben gerade die NASA-Mittel erhalten, um die Möglichkeit zu untersuchen, ein Radioteleskop auf der anderen Seite des Mondes zu bauen. Das Projekt, genannt FarView , würde Baumaterialien von der Mondoberfläche selbst ernten und mithilfe von Roboter-Rovern ein riesiges, kompliziertes Netzwerk aus Drähten und Antennen auf 400 Quadratkilometern aufbauen. Wenn es fertig ist, würde FarView es Radioastronomen ermöglichen, den Himmel in niederfrequenten Radiowellenlängen mit beispielloser Klarheit zu beobachten.
Radioteleskope funktionieren am besten isoliert. Wenn die Betreiber von Radioteleskopen auf der Erde den Himmel ohne Störungen „hören“ wollen, müssen sie enorme Sperrzonen rund um das Teleskop, wo Handys, WLAN und sogar die Zündkerzen von Benzinautos verboten sind. FarView schlägt vor, ein Teleskop an dem ruhigsten Ort zu platzieren, den wir uns vorstellen können, weg von Erdlingen und unseren lauten Geräten. Mit diesem Mondobservatorium könnten Astronomen das Universum klarer denn je hören und tiefer in Zeit und Raum zurückgehen, vielleicht sogar in das kosmische dunkle Zeitalter, als sich die ersten Sterne bildeten.
Das Radioteleskop Green Bank, West Virginia, benötigt eine große „Ruhezone“ um es herum, um Störungen zu vermeiden. Quelle: Geremia, Wikipedia Commons.
Es könnte einfach funktionieren, obwohl der Plan noch in den Anfängen steckt. FarView wird durch das Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm der NASA finanziert, das mit Unternehmern zusammenarbeitet, um innovative und technisch solide Ideen zu finanzieren, die jedoch weitgehend unerprobt und noch in den Kinderschuhen stecken. NIAC-Projekte geben einen Einblick in die Möglichkeiten der Weltraumforschung in einem Jahrzehnt oder mehr in der Zukunft. Es wird noch ein langer Weg sein, um das geplante mondbasierte Observatorium zu schaffen.
Dr. Alex Ignatiev, Chief Technology Officer von Lunar Resources, ist zuversichtlich, dass sie es schaffen werden, ohne die Bank zu sprengen. „Wir könnten FarView zu etwa 10 % der Kosten des James Webb-Teleskops bauen und mehr als 50 Jahre lang betreiben.“ er sagte . Es ist ein beeindruckendes Ziel.
Bauen mit Mondboden
Der Schlüssel zur Kostensenkung besteht darin, FarView unter Verwendung von bereits auf dem Mond verfügbaren Materialien zu bauen, auch bekannt als In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU). ISRU ist in den letzten Jahren zu einem Modewort in Bezug auf die Mond- und Marserkundung geworden, da es notwendig sein wird, langfristige menschliche Aktivitäten auf Mond und Mars aufrechtzuerhalten. In diesem Fall wird ISRU es FarView ermöglichen, die teuren Kosten für die Flucht vor der lästigen Schwerkraft der Erde zu senken, indem das Teleskop aus Mondregolith gebaut wird.
Der genaue Herstellungsprozess für FarView basiert auf zwei Techniken. Die erste ist die Elektrolyse von geschmolzenem Regolith (Schmelzen von Mondboden, um die Metalle vom Sauerstoff zu trennen), und die zweite ist die Vakuumabscheidung (Aufbringen dünner folienartiger Materialschichten). Lunar Resources hat in kleinem Umfang Erfahrung mit beiden Techniken; sie müssen hochgefahren werden, um das riesige FarView-Observatorium zu schaffen.
Während einer zukünftigen In-Space-Operation (FISO) Telekom-Präsentation Im vergangenen Dezember erklärte Ignatiev, dass der Regolith über dem Mond eine Mischung aus Metalloxiden ist, mit mehr Eisen in den Mares und mehr Aluminium in den Highlands und Elementen wie Silizium und Magnesium, die überall verfügbar sind. „Unsere Herausforderung bei der Herstellung von Rohstoffen auf dem Mond“, sagte er, „besteht darin, diese Regolith-Sauerstoff-Bindung zu brechen … und die Rohelemente aus diesem Regolith mithilfe von elektrischem Strom zu gewinnen.
Künstlerische Darstellung eines Rovers, der auf der anderen Seite des Mondes Antennen ausrichtet. Kredit: Mondressourcen.
Eine kleine Roboterfabrik würde diese Metalle aus dem Boden extrahieren und in einen Rover einlagern. Der Hauptermittler von FarView, Ronald Polidan, sagte gegenüber FISO, dass der Rover beim Vorbeifahren „die Regolith-Oberfläche zu einem Glas schmilzt und dann die Metallantennen darauf legt, mit Anschlussdrähten und der ganzen anderen notwendigen Infrastruktur“. Mit dieser Methode würde es 26 Monate dauern, um die 100.000 zehn Meter langen Dipole herzustellen, die für das Teleskop benötigt werden. Der Rover könnte nur während der Mondtage (etwa zwei Erdwochen lang) arbeiten und muss während der Nächte Winterschlaf halten.
Herausforderungen und Möglichkeiten
Der Bau eines Mondteleskops klingt kompliziert, aber seine Prinzipien sind ziemlich einfach, sobald die Materialien extrahiert sind. Das Verlegen von Metallfolienstreifen auf der Mondoberfläche sollte nicht zu hart sein und es ist keine großflächige tragende Konstruktion erforderlich, um zu funktionieren. Das Beste daran ist, dass die Metalldipole theoretisch gewartet und repariert werden können, was FarView eine lange Lebensdauer verleiht.
Um den Betrieb aufnehmen zu können, wird jedoch wahrscheinlich zunächst eine andere Infrastruktur benötigt. Das Team plant, auch Sonnenkollektoren und Batterien aus Regolith zu bauen, um das Teleskop mit Strom zu versorgen. Sie hoffen, dass ISRU-Techniken wie diese in Verbindung mit dem Artemis-Programm in den kommenden Jahren.
Schließlich müssen für den Erfolg von FarView einige Überlegungen zur Kommunikation angestellt werden. Als China seine landete Chang’e 4 Lander auf der anderen Seite des Mondes im Jahr 2019 mussten sie zunächst einen Kommunikationssatelliten (Queqiao) am Punkt Erde-Mond L2 Lagrange platzieren, damit der Lander mit der Erde kommunizieren konnte. Die NASA hat noch keinen solchen Satelliten zur Verfügung – und die Zusammenarbeit mit China im Weltraum war in den letzten Jahren politisch schwierig. Ein Observatorium auf der anderen Seite des Mondes wird einige Innovationen erfordern: entweder in der Technik oder in der Diplomatie.
Sind Mondobservatorien die Zukunft der Astronomie?
Mit neuen Mega-Konstellationen wie Starlink, die in den nächsten Jahrzehnten online gehen, wird die erdbasierte Astronomie immer schwieriger. Diese tieffliegenden Satellitenschwärme erzeugen helle Lichtstreifen, die die Teleskopbilder verschmutzen. Mondobservatorien könnten eine vielversprechende Alternative sein, um dieses Problem zu umgehen. Tatsache ist jedoch, dass Sie für die meisten Arten von Teleskopen die Kosten und den Komfort des Baus auf der Erde einfach nicht schlagen können, selbst wenn Starlink ihnen gelegentlich in die Quere kommt. Daher ist es wahrscheinlich, dass Mondobservatorien wie FarView die erdbasierten Observatorien nur ergänzen, nicht ersetzen, zumindest nicht in absehbarer Zeit. Auch nicht mit ISRU.
Streifen auf den Bildern von erdbasierten Teleskopen, verursacht durch eine frühe Charge von Starlink-Satelliten im November 2019. Bildquelle: National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory der NSF/CTIO/AURA/DELVE/Clara Martínez-Vázquez und Cliff Johnson.
FarView ist nicht aufregend, weil es das Starlink-Problem löst (das sowieso hauptsächlich optische Teleskope betrifft), sondern weil FarView eine einzigartige Gelegenheit für die niederfrequente Radioastronomie bietet, die aufgrund des von uns erzeugten Radiorauschens auf der Erde nicht realisierbar ist. Mit FarView könnten wir Dinge über das kosmische dunkle Zeitalter lernen, die mit einer erdbasierten Infrastruktur einfach nicht möglich sind. Sein wissenschaftlicher Wert ist enorm. Verlassen Sie sich nicht darauf, dass es die Vorschriften für Mega-Konstellationen ersetzt, oder streifenreduzierende Helligkeitsminderung Techniken. Wir werden diese immer noch brauchen, um sicherzustellen, dass die erdbasierte Astronomie mit Mega-Konstellationen koexistieren kann, denn keine von ihnen wird in absehbarer Zeit irgendwohin gehen.
Neue bodengestützte Teleskope wie das Vera Rubin Observatory und das Extremely Large Telescope werden in den nächsten zehn Jahren Erstaunliches leisten. Wenn FarView sich ihnen anschließt, könnte dies nur ein neues goldenes Zeitalter der Astronomie einläuten, in dem Erde-, Weltraum- und Mondteleskope gleichermaßen zusammenarbeiten, um unseren Platz im Universum zu verstehen. Es ist ein Ziel, das es wert ist, verfolgt zu werden, und mit ein wenig Kooperation und Einfallsreichtum könnte es früher kommen, als wir denken.
Erfahren Sie mehr:
- Daniel Strain“, Von der NASA finanziertes Projekt zur Erforschung eines einzigartigen Mondobservatoriums ,'CU Boulder heute.
- Ronald Polidan und Alex Ignatiev“ In-Situ-Mondoberflächenfertigung, 'FISO-Telekon.
- Ronald Polidan“, FarView – ein in situ hergestelltes Mondfernseiten-Radioobservatorium, 'NASA.
- Elise Hu. “ Betreten Sie die Ruhezone: Wo Mobilfunk und WLAN verboten sind ,'NPR.