[ad_1]

سمت “تاریک” ماه آماده است تا به جدیدترین و بهترین پنجره ما به تاریخ پنهان فضا تبدیل شود. در طول دهه آینده ، منجمان قصد دارند با استفاده از تلسکوپ های رادیویی واقع در نسل جدید مدارها و مریخ نوردهای رباتیک ، مشاهدات بی سابقه ای از اوایل کره ماه را انجام دهند.

این ابزارها نیم میلیارد سال اصلی جهان را کشف خواهند کرد – حدود چند صد میلیون اولیه جهان ، به اصطلاح “عصر تاریک” کیهانی را تشکیل می دهند ، زمانی که هنوز ستاره ها و کهکشان ها تشکیل نشده اند. این دوران که از نور ستاره ای محروم است ، برای مشاهدات نوری قابل مشاهده نیست. با این وجود می توان تلسکوپ های رادیویی را به فرکانس های رادیویی با فرکانس پایین با طول موج های تولید شده توسط ابرهای هیدروژن خنثی خنثی تنظیم کرد و سپس جهان را پر کرد. اما تشخیص این انتشارها ، اگر غیرممکن نباشد ، از زمین دشوار است زیرا یا مسدود شده ، توسط جو سیاره ما تحریف شده است و یا توسط صدای رادیویی ساخته شده توسط انسان غرق می شود.

برای دهه ها دانشمندان آرزوی چنین تحقیقی را داشتند که می تواند در آن سوی ماه انجام شود ، جایی که آنها از انتقال زمینی محافظت می شوند و بدون ایجاد مزاحمت در جو قابل توجهی برای تداخل دیدگاه های کیهانی. اکنون که بسیاری از آژانس های فضایی در حال انجام مأموریت های ماه هستند ، این رویاها محقق می شوند.

جک برنز ، فیزیکدان فیزیک نجومی از دانشگاه کلرادو بولدر گفت: “اگر من مجبور باشم مکانی ایده آل برای نجوم رادیویی با فرکانس پایین طراحی کنم ، مجبورم ماه را بسازم.” وی افزود: “اکنون فقط سرانجام به جایی می رسیم که قرار است این تلسکوپ ها را برای چند سال آینده روی ماه قرار دهیم.”

ضربان قلب هیدروژن

این ایده که تلسکوپ ها حتی می توانند هیدروژن خنثی را تشخیص دهند به دهه 1940 برمی گردد ، زمانی که ستاره شناس هلندی هندریک کریستوفل ون د هولست پیش بینی کرد که اتم های هیدروژن می توانند خود به خود پالس هایی از تابش الکترومغناطیسی منتشر کنند. این اتفاق می افتد زیرا هر اتم هیدروژن می تواند بین دو حالت انرژی ، تابش ساطع کننده یا جذب کننده با طول موج 21 سانتی متر (یا فرکانس 1420 مگا هرتز) جابجا شود. چنین انتشاراتی “ضربان قلب” هیدروژن است و می تواند هنگام تجمع ابرهای گازی در مقیاس کیهانی ، به سیگنال های قابل تشخیص کمک کند.

این سیگنال ها برای اولین بار در حدود 380،000 سال پس از انفجار بزرگ ، هنگامی که جهان به اندازه کافی برای پروتون ها و الکترون هایی که قبلاً فضای مختلف را پر کرده بودند ، در اتم های هیدروژن خنک شد ، ظاهر شدند. این رویداد علاوه بر تشکیل ماده اولیه ای که همه اجسام بعدی از آن سرچشمه می گیرند ، باعث ایجاد شفافیت در جهان و نه مات شدن آن می شود – باعث آزاد شدن تابش فسیلی تولید شده توسط انفجار بزرگ در فضا می شود. اکنون این تابش – درخشش بعدی انفجار بزرگ – را به عنوان زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) می بینیم. سپس هیدروژن خنثی برای مدت 100 میلیون سال تا زمان طلوع کیهانی ، هنگامی که اولین ستاره ها و کهکشان ها شروع به درخشیدن می کنند ، به جهان تاریک نفوذ می کند.

کیهان شناسان به ویژه به دوران تاریک علاقه مند هستند زیرا آنها منظره ای از جهان را نسبتاً بکر و بدون تأثیرات اخترفیزیکی ارائه می دهند. در آن زمان ، توزیع هیدروژن خنثی هنوز دارای اثرات نوسانات کوانتومی اولیه است ، که با گسترش سریع جهان در اولین کسرهای ثانیه از تاریخ آن – به طور ناخوشایند از طریق ظاهر ستاره ها ، کهکشان ها و خوشه های کهکشانی – بسیار بزرگ می شد. پیشنهاد می شود که سیگنالهای 21 سانتی متری مربوط به دوران تاریک نشانه هایی از فیزیک جدید یا انحراف از مدل استاندارد کیهان شناسی را به همراه داشته باشد. برنز گفت: “این محل آزمایش کیهان شناسی است.”

اولین تلسکوپ های رادیویی در سمت دور ماه و اطراف آن ساده خواهند بود. آنها کمی بیشتر از نکات مبهم در مورد این قسمت سایه از زمان کیهانی غیبی غیرمعمول جمع آوری خواهند کرد. اما با ظهور ابزارهای پیچیده تر در اینترنت ، سیگنال های 21 سانتی متری با جزئیات غنی تر ظاهر می شوند و به ستاره شناسان اجازه می دهد نقشه های پویا با ابرهای هیدروژن با وضوح بالا ایجاد کنند.

کریستین ضرب آدامی از دانشگاه آکسفورد گفت: “نکته خوب در مورد هیدروژن خنثی این است که فقط یک عکس فوری مانند CMB نیست.” با ردیابی سیگنال 21 سانتی متری در حال نوسان در طول زمان ، تلسکوپ ها می توانند روند تحول جهان اولیه را در دوره های تاریک تا طلوع کیهان و بعد از آن ترسیم کنند. بعد از طلوع آفتاب ، دوران ریونیزاسیون دوباره فرا می رسد ، هنگامی که تابش اولین ستاره های پرجرم و سایر پدیده های اخترفیزیکی قدرتمند ، هیدروژن خنثی باقی مانده را به اندازه کافی گرم می کند تا دوباره به پلاسما تبدیل شود. این رویداد سرانجام سیگنالهای 21 سانتی متری را سرکوب کرد.

پیشگامان از طرف دور

برخی از ابزارهای اندازه گیری به عنوان بخشی از فرود چینی Chang’e-4 در آن طرف ماه و مدارگرد قمری به نام Queqiao (“پل Magpie”) ، که سیگنال ها را از زمین فرود به زمین منتقل می کند ، در حال حاضر در حال کار هستند. Queqiao در ماه مه 2018 راه اندازی شد و Chang’e-4 در ژانویه 2019 به سطح ماه رسید. “برنارد فوینگ” ، مدیر عامل شرکت ، گفت: “این اولین بار بود که در آن طرف ماه نرم فرود می آمد.” از کارگروه بین المللی تحقیقات ماه و دانشمند سیاره در VU آمستردام. “موفقیت بزرگی بود.”

Chang’e-4 و Queqiao هم رادیو دارند آنتن ها اما موارد Chang’e-4 فقط تا حدی واقع شده اند و با تداخل فرکانس رادیویی (RFI) که از کشتی فرود می آید ، مانع می شوند. سفینه های آینده Dark Age ممکن است محافظ بیشتری برای وسایل الکترونیکی آنها داشته باشد تا RFI را به حداقل برسانند – و همچنین ممکن است چندین آنتن در دهها یا حتی صدها کیلومتر خاک ماه داشته باشد.

مرحله آماده سازی بعدی برای نجوم دور باید با پرتاب ROLSES (مشاهدات موج رادیویی بر روی سطح ماه از پاکت فوتوالکترون) در اکتبر 2021 آغاز شود. ROLSES به عنوان بخشی از یک وسیله پرتاب با طراحی خصوصی دارای مجوز از ناسا به عنوان بخشی از برنامه فضایی به ماه سفر خواهد کرد. آژانس خدمات تجاری بار ماه. اگرچه این منطقه Oceanus Procellarum در سمت نزدیک ماه را لمس خواهد کرد ، اما وظیفه ROLSES در توصیف RFI تولید شده توسط خاک ماه برای کارهای آینده در قسمت دور بسیار حیاتی است. برنز ، که عضوی از تیم ROLSES است ، گفت: “واقعی است.” “من 35 سال است که روی این موضوع کار می کنم. در واقع این اتفاق می افتد. “

مأموریت دیگر برای توصیف RFI در ماه ، آزمایش سطح آهن ربا (LuSEE) ، قرار است از اوایل سال 2024 آغاز شود. برنز گفت: “LuSEE به سرزمینی دور می رود.” “او به استخر شرودینگر می رود.”

طرف فرود LuSEE ممکن است محموله دیگری داشته باشد: DAPPER (Dark Ages Polarimeter Pathfinder) ، یک تلسکوپ برای تشخیص سیگنال 21 سانتی متری از دوران تاریک کیهانی. برنز گفت: “DAPPER در ابتدا برای گردش به دور ماه طراحی شده بود ، اما می تواند با این ناو فرود بیاید.” “ناسا بودجه ما را تأمین می کند تا روی مفهوم ماموریت DAPPER کار کنیم. ما آماده رفتن خواهیم بود. “

چه در مدار و چه در سطح ماه ، DAPPER به مجموعه ای از آنتن های دو قطبی در یک مکان محدود خواهد شد. اما برنامه های بلند پروازانه تری برای استقرار آنتن ها روی ماه وجود دارد. چنین شبکه هایی که سیگنال های آنتن های جداگانه در فواصل طولانی را با هم ترکیب می کنند ، مانند تلسکوپ هایی با وضوح بسیار بزرگتر از حد ممکن با یک آنتن عمل می کنند و می توانند به طور م effectivelyثر منابع را در آسمان شناسایی کنند.

عصر توده ها

Xuelei Chen از رصدخانه های نجوم ملی آکادمی علوم چین معتقد است که مدار ماه بهترین مکان کوتاه مدت برای ایجاد توده های ماه با نقشه برداری از دوران تاریک است. آنتن های تعدادی از ماهواره ها را می توان در آرایه ای پیکربندی کرد که وقتی ماهواره ها در دورتر هستند ، مشاهدات را انجام می دهد. چن گفت: “این یک آزمایش کوچک با هزینه متوسط ​​است و ما می توانیم آن را با فناوری فعلی انجام دهیم.”

طرح جهت یابی نیاز به ناوگان پنج تا هشت ماهواره دارد که در یک فرم دقیق تنظیم شده برای تشکیل آرایه ای پرواز می کنند. یکی از ماهواره ها “کشتی مادر” بزرگتری خواهد بود که در آن بیشتر وسایل الکترونیکی برای دریافت و ترکیب سیگنال های دیگر ماهواره ها قرار گرفته و سپس نتایج را به زمین منتقل می کنند. چن گفت: “ما می خواهیم آنها را به عنوان مجموعه منتشر كنیم و سپس آنها یكی آزاد می شوند.”

قرار دادن چنین آرایه ای در سطح سمت دور به دلایل زیادی از جمله زمین ناهموار ماه و سرمای تهدیدآمیز سفینه فضایی شب 14 ماه قمری بسیار دشوارتر خواهد بود. برای شروع مقدمات چنین رویدادی ، تیم فوینگ قصد دارد استقرار آنتن های رادیویی را با استفاده از مریخ نوردهای رباتیک طراحی شده توسط مرکز هوافضای آلمان آزمایش کند. این آزمایش در ماه ژوئن در جناحهای کوه اتنا ، یک آتشفشان فعال در سیسیل ، به عنوان پروکسی برای سطح ماه انجام می شود. مریخ نورد ها از راه دور کنترل می شوند و چهار جعبه آنتن را حمل می کنند. فوینگ می گوید: “ما آنها را در تنظیمات مختلف قرار خواهیم داد تا نشان دهیم که می توانیم این کار را در آینده روی ماه انجام دهیم.”

روش دیگر برای استقرار شبکه رادیویی در قسمت انتهایی ماه ، افتادن ساده آنتن ها از دستگاه مداری برای فرود آمدن و استقرار در هرجایی که می تواند باشد. Adamyand و همکارانش در حال کار بر روی چنین ایده ای هستند: یک طرح تداخل سنج با فرکانس پایین و بهینه سازی شده برای گرفتن انتشار رادیو در دامنه وسیعی از فرکانس ها ، که شامل 128 “ایستگاه کوچک” فراکتال است. هر ایستگاه هشت بازو دارد و هر بازو 16 آنتن مارپیچ را با هم ترکیب می کند. آدمی می گوید: “ایده من این است كه ماهواره را رها كنم و در قسمتهای مختلف سطح ماه فرود بیایم.”

برای ایجاد ثبات در روند کار تا حد ممکن ، تیم نحوه چاپ این آنتن ها را کشف کرده است. “شما می توانید آنتنها را به همان سرعتی که روزنامه چاپ می کنید چاپ کنید. ما در چهار یا پنج سال گذشته این فناوری را آزمایش کرده ایم. ” “ما در مرحله نمونه سازی این آنتن های مارپیچ هستیم.” وی گفت ، گام بعدی این است كه دانشمندان یك مینی ایستگاه طراحی كرده و آن را از یك هواپیمای بدون سرنشین به مناطق دورافتاده مانند منطقه خشك استرالیای غربی راه اندازی كنند. ببینم آیا باز می شود یا نه.

در همین حال ، برنز در حال انجام یک مطالعه مفهومی با تأمین بودجه ناسا برای ساخت یک تلسکوپ رادیویی ماه دیگر است که به نام مناسب FARSIDE (آرایه فارسید برای تحقیقات علوم رادیویی در عصر تاریک و سیارات فراخورشیدی) است. برای طراحی FARSIDE ، برنز و محقق اصلی گرگ هولینان از موسسه فناوری کالیفرنیا با آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا همکاری کردند. دانشمندان قصد دارند محموله ای متشکل از چهار مریخ نورد و 256 آنتن را با ارزش تقریبی 1.5 متر آن با کمک فرودهای ماه تأمین شده توسط ناسا به زمین بیاورند. مریخ نوردان آنتن های متصل شده توسط پیوندها را مستقر می کنند و آنها را در چهار گلبرگ رنگی در منطقه ای به قطر 10 کیلومتر پراکنده می کنند. برنز گفت: “ما می توانیم این کار را با فناوری مدرن انجام دهیم.” “آن زمان ما مورد توجه قرار گرفتیم [for] بعداً در دهه. “

[ad_2]

منبع: khabar-dirooz.ir