月球隕石坑射電望遠(yuǎn)鏡(LCRT)項(xiàng)目獲得了50萬美元的獎(jiǎng)勵(lì)以支持它進(jìn)入NASA創(chuàng)新先進(jìn)概念(NIAC)計(jì)劃的第二階段的額外工作。

據(jù)外媒報(bào)道，經(jīng)過多年的發(fā)展，雖然還不是NASA的任務(wù)，但LCRT描述了一個(gè)可以改變?nèi)祟悓?duì)宇宙的看法的任務(wù)概念。

LCRT的主要目標(biāo)是測量宇宙黑暗時(shí)期產(chǎn)生的長波無線電波。黑暗時(shí)期指的是宇宙大爆炸后的幾億年，不過在首批恒星閃爍出現(xiàn)之前。雖然宇宙學(xué)家對(duì)這一時(shí)期所知甚少，但解開科學(xué)上一些最大謎團(tuán)的答案可能就在這一時(shí)期充滿宇宙的氣體所產(chǎn)生的長波長無線電發(fā)射中。

“雖然沒有恒星，但在宇宙的黑暗時(shí)代有充足的氫--氫最終會(huì)成為第一批恒星的原材料，”Joseph Lazio說道，“有了地球上足夠大的射電望遠(yuǎn)鏡，我們就可以追蹤導(dǎo)致第一批恒星形成的過程，甚至可能找到關(guān)于暗物質(zhì)本質(zhì)的線索。”他是NASA位于南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的射電天文學(xué)家也是LCRT小組的成員。

地球上的射電望遠(yuǎn)鏡無法探測到這一神秘時(shí)期，因?yàn)閬碜阅莻€(gè)時(shí)期的長波無線電波會(huì)被大氣層頂部的離子和電子層反射，這個(gè)區(qū)域被稱為電離層。另外，我們嘈雜的文明社會(huì)發(fā)出的隨機(jī)無線電輻射也會(huì)干擾射電天文學(xué)并淹沒最微弱的信號(hào)。

但在月球的遠(yuǎn)端，沒有大氣層來反射這些信號(hào)，并且月球本身會(huì)屏蔽地球的無線電通信。月球遠(yuǎn)端可能是進(jìn)行早期宇宙空前研究的絕佳場所。

為了對(duì)較長的無線電波長敏感，LCRT需要非常大。這里的想法需要在一個(gè)超過2英里(3公里)寬的隕石坑中創(chuàng)建一個(gè)超半英里(1公里)寬的天線。地球上最大的單碟無線電望遠(yuǎn)鏡--如中國的1600英尺(500米)口徑球面五百米射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)和波多黎各的1000英尺寬(305米寬)阿雷西博天文臺(tái)--建造在自然碗洼地的景觀結(jié)構(gòu)以提供支持。

這類射電望遠(yuǎn)鏡使用了數(shù)千塊懸掛在凹陷處的反射板，這能使整個(gè)碟面能夠反射無線電波。然后，接收器通過一套纜繩系統(tǒng)懸掛在天線上方的一個(gè)焦點(diǎn)上由天線周圍的塔固定從而來測量天線下方彎曲表面反射的無線電波。盡管FAST的體積和復(fù)雜性，但它對(duì)超過14英尺(4.3米)的無線電波長并不敏感。

JPL機(jī)器人科學(xué)技術(shù)專家、LCRT項(xiàng)目首席研究員Saptarshi Bandyopadhyay帶領(lǐng)著由工程師、機(jī)器人專家和JPL科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)將這類射電望遠(yuǎn)鏡濃縮成最基本的形式。他們的理念消除了將極其沉重的材料運(yùn)送到月球的需要并利用機(jī)器人自動(dòng)化建造過程。LCRT不再使用數(shù)千塊反射板來聚焦射入的無線電波，而是在隕石坑中心由細(xì)鐵絲網(wǎng)構(gòu)成。一個(gè)航天器將運(yùn)送這個(gè)網(wǎng)、一個(gè)單獨(dú)的著陸器將用來放置DuAxel探測器，然后在幾天或幾周內(nèi)建造好這個(gè)盤子。

JPL正在開發(fā)的機(jī)器人概念DuAxel由兩個(gè)單軸探測車(Axel)組成，它們可以彼此分離且能通過系繩保持連接。其中一半將作為一個(gè)錨部署在火山口的邊緣，而其余部分則用來做建筑。

“DuAxel解決了許多跟在月球隕石坑內(nèi)懸掛非常大的天線相關(guān)問題，”JPL機(jī)器人技術(shù)專家、LCRT和杜阿克塞爾項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員Patrick Mcgarey表示，“單獨(dú)的DuAxel探測車可以在系好繩子的情況下開進(jìn)隕石坑、連接電線、施加拉力并抬起電線來懸掛天線。”

為了將該項(xiàng)目提升到下一個(gè)層次，他們將使用NIAC第二階段的資金來完善望遠(yuǎn)鏡的能力和各種任務(wù)方法并同時(shí)確定過程中面臨的挑戰(zhàn)。

在此階段，團(tuán)隊(duì)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是鋼絲網(wǎng)的設(shè)計(jì)。為了保持它的拋物線形狀和線之間的精確間隔，網(wǎng)必須既堅(jiān)固又靈活且又要足夠輕進(jìn)而便于運(yùn)輸。這種網(wǎng)還必須能承受月球表面劇烈的溫度變化--從零下280華氏度(零下173攝氏度)到高達(dá)260華氏度(127攝氏度)--而不變形或失效。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是確定DuAxel探測車是應(yīng)該完全自動(dòng)化，而且還需要人工操作。此外，雖然月球遠(yuǎn)端目前沒有無線電信號(hào)，但這種情況在未來可能會(huì)改變。

在接下來的兩年里，LCRT團(tuán)隊(duì)還將努力找出其他的挑戰(zhàn)和問題。如果他們成功了，他們可能會(huì)被選擇展開進(jìn)一步的開發(fā)，這是一個(gè)啟發(fā)Bandyopadhyay的迭代過程。

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