L'Università del Colorado Boulder e Lunar Resources Inc. hanno appena vinto un finanziamento della NASA per studiare la possibilità di costruire un radiotelescopio sul lato opposto della Luna. Il progetto, denominato Vista lontana , raccoglierebbe materiali da costruzione dalla stessa superficie lunare e utilizzerebbe rover robotici per costruire un'enorme e intricata rete di cavi e antenne su 400 chilometri quadrati. Al termine, FarView consentirebbe ai radioastronomi di osservare il cielo in lunghezze d'onda radio a bassa frequenza con una chiarezza senza precedenti.
I radiotelescopi funzionano meglio se isolati. Sulla Terra, se gli operatori di radiotelescopi vogliono 'sentire' il cielo senza interferenze, devono stabilire enormi zone di esclusione intorno al telescopio dove sono banditi cellulari, wi-fi e perfino le candele delle auto a benzina. FarView propone di mettere un telescopio nel posto più tranquillo che possiamo pensare, lontano dai terrestri e dai nostri gadget rumorosi. Con questo osservatorio lunare, gli astronomi sarebbero in grado di ascoltare l'Universo in modo più chiaro che mai, permettendo loro di andare più a fondo nel tempo e nello spazio, forse anche nelle ere cosmiche oscure quando si stavano formando le prime stelle.
Il Green Bank Radio Telescope, West Virginia, richiede una grande 'zona tranquilla' che lo circonda per evitare interferenze. Credito: Geremia, Wikipedia Commons.
Potrebbe funzionare, anche se il piano è ancora nelle prime fasi. FarView è finanziato dal programma Innovative Advanced Concepts (NIAC) della NASA, che lavora con gli imprenditori per finanziare idee innovative e tecnicamente valide, ma in gran parte non sperimentate e ancora agli inizi. I progetti NIAC sono uno sguardo alle possibilità di esplorazione dello spazio un decennio o più in futuro. Sarà ancora una lunga strada per creare il proposto osservatorio basato sulla Luna.
Il Dr. Alex Ignatiev, Chief Technology Officer di Lunar Resources, è fiducioso di poter farcela, e farlo senza spendere troppo. 'Potremmo costruire FarView a circa il 10% del costo del telescopio James Webb e operare per più di 50 anni', Egli ha detto . È un traguardo impressionante.
Costruire con il suolo lunare
La chiave per contenere i costi è costruire FarView utilizzando materiali già disponibili sulla Luna, altrimenti noti come utilizzo delle risorse in situ (ISRU). ISRU è diventata una parola d'ordine negli ultimi anni per quanto riguarda l'esplorazione lunare e marziana, poiché sarà necessario sostenere l'attività umana di lunga durata sulla Luna e su Marte. In questo caso, ISRU consentirà a FarView di ridurre i costosi costi di fuga dal fastidioso pozzo gravitazionale della Terra costruendo il telescopio con la regolite lunare.
L'esatto processo di produzione di FarView si basa su due tecniche. Il primo è l'elettrolisi della regolite fusa (sciogliendo il suolo lunare per separare i metalli dall'ossigeno), e il secondo è la deposizione sotto vuoto (che stende sottili pellicole di materiale simili a fogli). Lunar Resources ha esperienza in entrambe le tecniche su piccola scala; dovranno essere potenziati per creare l'enorme osservatorio FarView.
Durante una futura operazione nello spazio (FISO) presentazione telecon lo scorso dicembre, Ignatiev ha spiegato che la regolite attraverso la Luna è un mix di ossidi metallici, con più ferro nelle Mares e più alluminio nelle Highlands, ed elementi come silicio e magnesio disponibili ovunque. 'La nostra sfida quindi in termini di produzione sulla luna con materie prime', ha detto, 'è quella di rompere quel legame regolite-ossigeno ... e ottenere gli elementi grezzi da quella regolite' usando correnti elettriche.
Rappresentazione artistica di un rover che posa le antenne sul lato opposto della Luna. Credito: risorse lunari.
Una piccola fabbrica di lavorazione robotica estrae questi metalli dal suolo e li deposita in un rover. Il principale investigatore di FarView, Ronald Polidan, ha detto a FISO che mentre il rover avanza, 'fonde la superficie della regolite in un vetro, quindi posa le antenne metalliche su di esso, con i cavi di collegamento e tutte le altre infrastrutture necessarie'. Usando questo metodo, ci vorrebbero 26 mesi per fabbricare i 100.000 dipoli lunghi dieci metri necessari per il telescopio. Il rover sarebbe in grado di funzionare solo durante i giorni lunari (circa due settimane terrestri) e dovrebbe andare in letargo durante le notti.
Sfide e opportunità
Costruire un telescopio lunare sembra complicato, ma i suoi principi sono abbastanza semplici una volta estratti i materiali. La posa di strisce di lamina metallica sulla superficie della Luna non dovrebbe essere troppo difficile e non è necessaria alcuna struttura portante su larga scala per farlo funzionare. La parte migliore è che, in teoria, i dipoli metallici sono riparabili e riparabili, dando a FarView una lunga durata.
Per iniziare le operazioni, tuttavia, sarà probabilmente necessaria prima un'altra infrastruttura. Il team prevede di costruire anche pannelli solari e batterie dalla regolite, fornendo fonti di energia per il telescopio. Sperano che tecniche ISRU come queste vengano testate e provate insieme al Programma Artemide negli anni a venire.
Infine, affinché FarView abbia successo, sarà necessario tenere in considerazione le comunicazioni. Quando la Cina ha sbarcato il loro Chang'e 4 lander sul lato opposto della Luna nel 2019, hanno prima dovuto posizionare un satellite per le comunicazioni (Queqiao) nel punto di Lagrange L2 Terra-Luna, per consentire al lander di parlare con la Terra. La NASA non ha ancora a disposizione un satellite del genere e la cooperazione con la Cina nello spazio è stata politicamente difficile negli ultimi anni. Un osservatorio lunare sul lato opposto richiederà qualche innovazione: in ingegneria o in diplomazia.
Gli osservatori lunari sono il futuro dell'astronomia?
Con le nuove mega-costellazioni come Starlink in arrivo nei prossimi decenni, l'astronomia terrestre sta diventando sempre più impegnativa. Questi sciami di satelliti a bassa quota creano strisce luminose luminose che inquinano le immagini del telescopio. Gli osservatori lunari potrebbero sembrare un'alternativa promettente per aggirare questo problema. Ma il fatto è che per la maggior parte dei tipi di telescopi, non puoi battere il costo e la convenienza di costruirli sulla Terra, anche se Starlink si mette in mezzo di tanto in tanto. Pertanto, sembra probabile che gli osservatori lunari come FarView integreranno solo gli osservatori basati sulla Terra, non li sostituiranno, almeno non presto. Nemmeno con ISRU.
Striature sulle immagini del telescopio terrestre, causate da un primo lotto di satelliti Starlink nel novembre 2019. Immagine di credito: National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVE/Clara Martínez-Vázquez e Cliff Johnson.
FarView è eccitante non perché risolve il problema Starlink (che comunque colpisce principalmente i telescopi ottici), ma piuttosto perché FarView offre un'opportunità unica per la radioastronomia a bassa frequenza, qualcosa di non praticabile sulla Terra a causa di tutto il rumore radio che creiamo. Con FarView, potremmo imparare cose sui secoli bui cosmici che semplicemente non sono possibili con le infrastrutture basate sulla Terra. Il suo valore scientifico è enorme. Basta non contare su di esso per sostituire i regolamenti sulle mega costellazioni, o attenuazione della luminosità che riduce le strisce tecniche. Ne avremo ancora bisogno per garantire che l'astronomia terrestre possa coesistere con le mega-costellazioni, perché nessuna delle due andrà da nessuna parte in tempi brevi.
Nuovi telescopi terrestri come l'Osservatorio Vera Rubin e l'Extremely Large Telescope faranno cose incredibili nel prossimo decennio. Se e quando FarView si unirà a loro, potrebbe semplicemente suonare in una nuova età dell'oro dell'astronomia, con i telescopi della Terra, dello spazio e della Luna che lavorano insieme per capire il nostro posto nell'Universo. È un obiettivo che vale la pena perseguire e, con un po' di cooperazione e ingegnosità, potrebbe arrivare prima di quanto pensiamo.
Per saperne di più:
- Daniel Strain, ' Progetto finanziato dalla NASA per esplorare un osservatorio lunare unico nel suo genere , 'CU Boulder oggi.
- Ronald Polidan e Alex Ignatiev, “ Produzione in situ della superficie lunare, 'FISO Telecon.
- Ronald Polidan,' FarView: un osservatorio radiofonico lunare del lato lontano realizzato in situ, 'NASA.
- Elise Hu. “ Entra nella zona tranquilla: dove il servizio cellulare e il Wi-Fi sono vietati , 'National Public Radio, Radio Pubblica.