Settembre 23, 2021

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Un telescopio lunare può rivelare le epoche oscure dell’universo

Sebbene il concetto per il Lunar Crater Radio Telescope, o LCRT, non sia una missione ufficiale completa per la NASA, è in fase di sviluppo da anni. Il progetto ha recentemente ricevuto un pagamento di $ 500.000 entrando nella seconda fase del programma Innovative Advanced Concepts della NASA.

Il telescopio lunare coinvolgerà robot sospesi da una rete metallica all’interno di un cratere sul lato più lontano della luna per creare un radiotelescopio. Immagina la celebrità che ora è morta Osservatorio di Arecibo A Puerto Rico, ma sulla luna.

Un telescopio potrebbe misurare le onde radio da poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang che ha creato il nostro universo, prima che apparissero le prime stelle.

I cosmologi hanno eluso i dettagli di questo capitolo della storia del nostro universo e queste onde radio potrebbero rivelare cosa è successo durante quel periodo.

“Anche se non c’erano stelle, c’erano ampie quantità di idrogeno durante i secoli bui dell’universo – l’idrogeno che sarebbe stato alla fine la materia prima per le prime stelle”, ha detto Joseph Lazio, un membro del team LCRT e un radioastronomo al Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, in una dichiarazione.

“Con un radiotelescopio abbastanza grande più lontano dalla Terra, possiamo seguire i processi che porterebbero alla formazione delle prime stelle e forse anche trovare indizi sulla natura della materia oscura”.

Progetti come LCRT vengono selezionati dal programma durante un processo di revisione tra pari per valutare le proposte di missione che miglioreranno la nostra comprensione ed esplorazione dello spazio. Sono i primi giorni di questo telescopio, che potrebbe richiedere anni di sviluppo tecnologico, ma questo approccio alimenta la scelta della NASA per le future missioni.

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“L’innovazione è la chiave per la futura esplorazione spaziale e la promozione delle idee rivoluzionarie di oggi che possono sembrare strane ci preparerà per nuove missioni e nuovi metodi di esplorazione nei prossimi decenni”, ha affermato in una dichiarazione Jim Reuter, assistente direttore della Space Technology Mission della NASA . .

Lato lontano della luna

I radiotelescopi utilizzati dagli scienziati sulla Terra non possono valutare le onde radio di questa era cosmica perché sono bloccate dalla ionosfera, le particelle cariche nell’atmosfera superiore del nostro pianeta. La Terra è anche piena delle proprie emissioni radio che possono impedire che deboli segnali vengano tracciati dalla radioastronomia.

Lato lontano della luna, dove Solo i robot sono mai intervenuti, È un luogo completamente atmosferico e tranquillo – previene qualsiasi interferenza radio dal suolo.
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Saptarshi Bandyopadhyay, Principal Investigator presso LCRT e un tecnologo di robotica presso il Jet Propulsion Laboratory, ha detto in una dichiarazione. “Ma le idee precedenti per costruire un’antenna radio sulla luna erano complesse e ad alta intensità di risorse, quindi abbiamo dovuto inventare qualcosa di diverso”.

Più grande è il radiotelescopio, migliore è la sensibilità per il rilevamento di lunghezze d’onda radio lunghe.

L'illustrazione dell'artista mostra visto dall'interno il telescopio del cratere proposto guardando il ricevitore.

Il cratere, che si estende per più di 2 miglia (3 chilometri), può ospitare un radiotelescopio con un’antenna larga più di 0,5 miglia (1 chilometro).

Per riferimento, l’Arecibo era largo 1.000 piedi (305 metri) e il Five Hundred Meter Aperture Spherical Telescope (FAST) in Cina era largo 1.600 piedi. Entrambi sono costruiti all’interno di depressioni naturali per sostenere le loro strutture a forma di ciotola.

All’interno di questi ricettacoli ci sono migliaia di pannelli riflettenti per far sì che l’intera parabola riceva le onde radio. Sospeso sui cavi sopra una parabola c’è un ricevitore in grado di misurare le onde radio mentre rimbalzano su un contenitore. Cavi ancoraggio torri. L’Arecibo è diventato inutilizzabile dopo che alcuni di questi cavi e torri si sono guastati, la parabola sottostante si è rotta ei pannelli si sono frantumati.

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Team di costruzione di robot

Bandyopadhyay e il suo team vogliono semplificare questo in un design più semplice che non richieda lo spostamento di attrezzature pesanti sulla luna.

In alternativa, i robot possono costruire la parabola utilizzando una rete metallica che copre il centro del foro. Un veicolo spaziale può spostare la rete dalla Terra alla Luna mentre un lander separato può fornire i rover per costruire la parabola.

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Questo veicolo mobile DuAxel è un concetto in fase di sviluppo in JPL. Due veicoli uniassiali in movimento possono rimanere in contatto usando una fune, ma comunque separati l’uno dall’altro, con uno che funge da ancoraggio sul bordo del cratere mentre l’altro cade sul pavimento della fossa per la costruzione.

“DuAxel risolve molti dei problemi associati alla sospensione di un’antenna così grande all’interno di un cratere lunare”, ha dichiarato Patrick McGarry, membro del team LCRT e DuAxel e tecnologo di robotica al JPL. “I singoli Axel Rover possono penetrare nel cratere mentre si attaccano ai cavi, applicano tensione e sollevano i cavi per sospendere l’antenna”.

I robot costruiranno il telescopio del cratere.

Gli ultimi finanziamenti concessi al team aiuteranno a definire le sfide, indirizzare diversi approcci alla missione e definire le capacità del telescopio.

La prima sfida è la progettazione effettiva della rete cablata. Dovrebbe essere abbastanza forte e flessibile da mantenere la forma e la spaziatura, ma comunque abbastanza leggero da volare sulla luna. E dovrà sopravvivere alle fluttuazioni della temperatura superficiale della luna da 280 gradi Fahrenheit (meno 173 gradi Celsius) a 260 gradi Fahrenheit (127 gradi Celsius).

Il team decide anche se i rover debbano essere completamente autonomi o se avranno bisogno di un team operativo umano a terra.

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I ricercatori lavoreranno su queste decisioni nei prossimi due anni con la speranza che il loro progetto venga selezionato per lo sviluppo futuro.

“Lo sviluppo di questo concetto può portare ad alcune scoperte significative lungo la strada, soprattutto per quanto riguarda le tecnologie di diffusione e l’uso di robot per costruire strutture gigantesche al di fuori della Terra”, ha detto Bandiupadhyay. “Sono orgoglioso di lavorare con questo team diversificato di esperti che ispirano il mondo a pensare alle grandi idee che possono fare scoperte rivoluzionarie sull’universo in cui viviamo”.

Altri progetti Opera nell’ambito dell’Innovative Advanced Concepts Program e include un piccolo veicolo spaziale “sciame” in grado di studiare l’atmosfera di Venere, il lander Plutone, un veicolo spaziale per cacciare asteroidi, habitat di funghi e veicoli spaziali in grado di esplorare il sistema solare e lo spazio interstellare.