Университет Колорадо в Боулдере и компания Lunar Resources Inc получили финансирование от НАСА на изучение возможности строительства радиотелескопа на обратной стороне Луны. Проект, получивший название FarView, будет собирать строительные материалы с самой поверхности Луны и использовать роботов-вездеходов для создания массивной сложной сети проводов и антенн на 400 квадратных километрах. После завершения FarView позволит радиоастрономам наблюдать небо в низкочастотных радиоволнах с беспрецедентной чёткостью.
Радиотелескопы лучше всего работают изолированно. На Земле, если операторы радиотелескопов хотят “слышать” небо без помех, им необходимо создать огромные зоны вокруг телескопа, где запрещены мобильные телефоны, Wi-Fi и даже свечи зажигания от бензиновых автомобилей. FarView предлагает разместить телескоп в самом тихом месте, которое мы только можем представить, подальше от землян и наших шумных гаджетов.
С помощью этой лунной обсерватории астрономы смогут “услышать” Вселенную лучше, чем когда-либо прежде, что позволит им вернуться глубже во времени и пространстве, возможно, даже в тёмные космические века, когда формировались первые звёзды.
Это может сработать, несмотря на то что план всё ещё находится на начальной стадии. FarView финансируется программой NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая работает с предпринимателями для финансирования идей, которые являются инновационными и технически надёжными, но в основном не опробованы и всё ещё находятся в зачаточном состоянии. Проекты NIAC дают представление о возможностях освоения космоса на десятилетие или более вперёд. Тем не менее, до создания предлагаемой лунной обсерватории предстоит ещё долгий путь.
Доктор Алекс Игнатьев, технический директор Lunar Resources, уверен, что они справятся с этой задачей, не обанкротившись.
“Мы могли бы построить FarView примерно за 10% стоимости телескопа Джеймса Уэбба и проработать более 50 лет”, – сказал он.
Это впечатляющая цель.
Здание на лунном реголите
Ключом к снижению затрат является создание FarView с использованием материалов, уже имеющихся на Луне, иначе известное как использование ресурсов на месте (ISRU). ISRU стал модным словом в последние годы в связи с исследованием Луны и Марса, поскольку это необходимо для поддержания продолжительной деятельности человека на Луне и Марсе. В этом случае ISRU позволит FarView сократить дорогостоящие затраты на спасение от надоедливой гравитационной ямы Земли, построив телескоп из лунного реголита.
Точный производственный процесс FarView основан на двух методах. Первый – это электролиз расплавленного реголита (плавление лунной почвы для отделения кислорода от металлов), а второй – вакуумное осаждение (наложение тонких плёнок материала). Lunar Resources имеет небольшой опыт использования обеих техник; их нужно будет использовать, чтобы создать огромную обсерваторию FarView.
Во время телеконференции “Будущие космические операции” в декабре прошлого года Игнатьев объяснил, что реголит на Луне представляет собой смесь оксидов металлов (железа, алюминия, кремния и магния).
“Таким образом наша задача с точки зрения производства на Луне из имеющегося там сырья, – сказал он, – состоит в том, чтобы разорвать эту связь, и получить необработанные элементы из реголита, с помощью электрического тока”.
Ровер будет извлекать эти металлы из почвы, после чего, по мере движения ровера он будет плавить поверхность реголита в стекло, а затем укладывать на него металлические антенны с соединительными проводами и всей другой необходимой инфраструктурой. Используя этот метод, потребуется 26 месяцев, чтобы изготовить 100 000 диполей длиной десять метров, необходимых для создания телескопа. Луноход сможет работать только в течение лунных дней (около двух земных недель), а по ночам ему придётся переходить в режим энергосбережения.
Проблемы и возможности
Строительство лунного телескопа выглядит сложной задачей, но на самом деле это не так. Укладывать полосы металлической фольги по поверхности Луны не должно быть слишком сложно, и для того, чтобы это работало, не требуется никаких масштабных несущих конструкций. Самое приятное то, что теоретически металлические диполи можно обслуживать и ремонтировать, что обеспечит FarView долгий срок службы.
Однако для начала работы, вероятно, потребуется какая-то дополнительная инфраструктура. Команда также планирует построить солнечные панели и батареи из реголита, обеспечивая источники питания для телескопа. Они надеются, что подобные методы ISRU будут протестированы и опробованы вместе с программой “Артемида” в ближайшие годы.
Наконец, для успеха FarView необходимо уделить некоторое внимание коммуникациям. Когда в 2019 году Китай высадил свой посадочный модуль “Чанъэ-4” на обратной стороне Луны, им сначала пришлось разместить спутник связи (Queqiao) в точке Лагранжа L2 Земля-Луна, чтобы посадочный модуль мог поддерживать связь с Землёй. У НАСА пока нет такого спутника, а сотрудничество с Китаем в космосе в последние годы было политически затруднительным. Обсерватория на обратной стороне Луны потребует некоторых инноваций: либо в инженерии, либо в дипломатии.
Лунные обсерватории – будущее астрономии?
С использованием таких спутников как Starlink, земная астрономия становится всё более сложной задачей. Эти низколетящие рои спутников создают яркие полосы света, которые загрязняют изображения телескопов. Лунные обсерватории могут показаться многообещающей альтернативой обходу этой проблемы. Но дело в том, что для большинства типов телескопов вы просто не можете превзойти стоимость и удобство строительства их на Земле, даже если Starlink время от времени мешает им. Таким образом, кажется вероятным, что лунные обсерватории, такие как FarView, будут только дополнять наземные обсерватории, а не заменять их, по крайней мере, в ближайшее время.
FarView интересен не потому, что он решает проблему Starlink (которая в любом случае в основном влияет на оптические телескопы), а потому, что FarView предлагает уникальную возможность для низкочастотной радиоастрономии, которая не является жизнеспособной на Земле из-за всего радиошума, который мы создаем. С помощью FarView мы сможем узнать о космических тёмных веках, что просто невозможно с использованием наземной инфраструктуры. Его научная ценность огромна.
Новые наземные телескопы, такие как обсерватория Веры Рубин и Чрезвычайно большой телескоп, в ближайшее десятилетие сделают удивительные вещи. Если и когда к ним присоединится FarView, это может означать наступление нового золотого века астрономии, когда телескопы Земли, космоса и Луны будут работать вместе, чтобы понять наше место во Вселенной. Это цель, к которой стоит стремиться, и при небольшом сотрудничестве и изобретательности она может быть достигнута раньше, чем мы думаем.