مدونة او مذكرة

ناسا تدرس تلسكوب راديو على الجانب البعيد من القمر

فازت جامعة كولورادو بولدر وشركة لونار ريسورسز للتو بتمويل من وكالة ناسا لدراسة إمكانية بناء تلسكوب لاسلكي على الجانب البعيد من القمر. المشروع يسمى فارفيو ، سيجمع مواد البناء من سطح القمر نفسه ، ويستخدم الروبوتات الجوالة لبناء شبكة ضخمة ومعقدة من الأسلاك والهوائيات على مساحة 400 كيلومتر مربع. عند اكتماله ، سيسمح FarView لعلماء الفلك الراديوي بمراقبة السماء بأطوال موجات لاسلكية منخفضة التردد بوضوح غير مسبوق.

تعمل التلسكوبات الراديوية بشكل أفضل في العزلة. على الأرض ، إذا أراد مشغلو التلسكوب اللاسلكي 'سماع' السماء دون تدخل ، فإنهم بحاجة إلى إنشاء شيء ضخم مناطق الاستبعاد حول التلسكوب حيث يتم حظر الهواتف المحمولة والواي فاي وحتى شمعات الإشعال من سيارات البنزين. يقترح FarView وضع تلسكوب في أهدأ مكان يمكننا التفكير فيه ، بعيدًا عن أبناء الأرض وأدواتنا المزعجة. باستخدام هذا المرصد القمري ، سيتمكن علماء الفلك من الاستماع إلى الكون بشكل أكثر وضوحًا من أي وقت مضى ، مما يسمح لهم بالعودة إلى الوراء بشكل أعمق في الزمان والمكان ، وربما حتى العصور المظلمة الكونية عندما كانت النجوم الأولى تتشكل.

يتطلب تلسكوب راديو جرين بانك ، فيرجينيا الغربية ، 'منطقة هادئة' كبيرة تحيط به لتجنب التداخل. الائتمان: Geremia ، ويكيبيديا كومنز.

قد ينجح الأمر ، على الرغم من أن الخطة لا تزال في مراحلها الأولى. يتم تمويل FarView من قبل برنامج المفاهيم المتقدمة المبتكرة (NIAC) التابع لوكالة ناسا ، والذي يعمل مع رواد الأعمال لتمويل الأفكار المبتكرة والسليمة من الناحية الفنية ، ولكنها لم تتم تجربتها إلى حد كبير ولا تزال في مهدها. مشاريع NIAC هي لمحة عن احتمالات استكشاف الفضاء لعقد أو أكثر في المستقبل. سيكون طريقًا طويلًا لإنشاء المرصد المقترح على أساس القمر.



يثق الدكتور أليكس إجناتيف ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في Lunar Resources ، من قدرتهم على تحقيق النجاح ، والقيام بذلك دون كسر البنك. 'يمكننا إنشاء FarView بحوالي 10٪ من تكلفة تلسكوب جيمس ويب وتشغيله لأكثر من 50 عامًا ،' هو قال . إنه هدف رائع.

البناء بالتربة القمرية

المفتاح للحفاظ على انخفاض التكاليف هو بناء FarView باستخدام المواد المتاحة بالفعل على القمر ، والمعروف باسم استخدام الموارد في الموقع (ISRU). أصبحت ISRU كلمة طنانة في السنوات الأخيرة فيما يتعلق باستكشاف القمر والمريخ ، حيث ستكون ضرورية للحفاظ على النشاط البشري طويل الأمد على القمر والمريخ. في هذه الحالة ، ستسمح ISRU لـ FarView بتقليل التكاليف الباهظة للهروب من الجاذبية الأرضية المزعجة بشكل جيد من خلال بناء التلسكوب من الثرى القمري.

تعتمد عملية التصنيع الدقيقة لـ FarView على طريقتين. الأول هو التحليل الكهربائي للثرى المنصهر (ذوبان التربة القمرية لفصل المعادن عن الأكسجين) ، والثاني هو الترسيب الفراغي (وضع أغشية رقيقة تشبه رقائق من المواد). تتمتع Lunar Resources بخبرة في كلتا التقنيتين على نطاق ضيق ؛ سوف يحتاجون إلى تكثيف لإنشاء مرصد FarView الهائل.

خلال العمليات الفضائية المستقبلية (FISO) عرض عن بعد في ديسمبر الماضي ، أوضح إغناتيف أن الثرى عبر القمر عبارة عن مزيج من الأكاسيد المعدنية ، مع وجود المزيد من الحديد في الأفراس والمزيد من الألمنيوم في المرتفعات ، وتتوفر عناصر مثل السيليكون والمغنيسيوم في جميع الأنحاء. قال: 'التحدي الذي نواجهه فيما يتعلق بإجراء التصنيع على القمر باستخدام المواد الخام ، هو كسر رابطة الثرى والأكسجين ... والحصول على العناصر الخام من هذا الثرى' باستخدام التيارات الكهربائية.

رسم فنان لعربة جوالة تضع هوائيات على الجانب الآخر من القمر. الائتمان: موارد القمر.



يمكن لمصنع معالجة آلي صغير أن يستخرج هذه المعادن من التربة ، ويودعها في عربة الجوالة. قال رونالد بوليدان ، الباحث الرئيسي في FarView ، لـ FISO أنه أثناء تحرك العربة الجوالة ، فإنها 'تذوب سطح الثرى في زجاج ، ثم تضع الهوائيات المعدنية على ذلك ، مع توصيل الأسلاك وجميع البنية التحتية الضرورية الأخرى.' باستخدام هذه الطريقة ، سيستغرق الأمر 26 شهرًا لتصنيع 100000 ثنائيات أقطاب بطول عشرة أمتار مطلوبة للتلسكوب. لن تتمكن المركبة الجوالة من العمل إلا خلال الأيام القمرية (حوالي أسبوعين من الأرض) وستضطر إلى السبات أثناء الليل.

التحديات والفرص

يبدو بناء تلسكوب قمري معقدًا ، لكن مبادئه واضحة إلى حد ما بمجرد استخراج المواد. لا ينبغي أن يكون وضع شرائح من الرقائق المعدنية عبر سطح القمر صعبًا للغاية ، ولا يلزم إنشاء حاملة كبيرة الحجم حتى تعمل. أفضل جزء هو أنه من الناحية النظرية ، فإن ثنائيات الأقطاب المعدنية قابلة للخدمة والإصلاح ، مما يمنح FarView عمرًا طويلاً.

لبدء العمليات ، من المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى بعض البنية التحتية الأخرى أولاً. يخطط الفريق لبناء ألواح وبطاريات شمسية من الثرى أيضًا ، لتوفير مصادر الطاقة للتلسكوب. إنهم يأملون أن يتم اختبار تقنيات ISRU مثل هذه وإثباتها جنبًا إلى جنب مع برنامج أرتميس في السنوات المقبلة.

أخيرًا ، لكي تنجح FarView ، يجب إيلاء بعض الاهتمام للاتصالات. عندما هبطت الصين مركبة الهبوط Chang’e 4 على الجانب الآخر من القمر في عام 2019 ، كان عليهم أولاً وضع قمر صناعي للاتصالات (Queqiao) عند نقطة Earth-Moon L2 Lagrange ، للسماح للمركبة بالتحدث إلى الأرض. لا يوجد لدى ناسا مثل هذا القمر الصناعي حتى الآن - وكان التعاون مع الصين في الفضاء صعبًا سياسيًا في السنوات الأخيرة. سيتطلب مرصد القمر البعيد بعض الابتكار: إما في الهندسة أو في الدبلوماسية.

هل المراصد القمرية هي مستقبل علم الفلك؟

مع ظهور الأبراج الضخمة الجديدة مثل Starlink عبر الإنترنت في العقود القليلة القادمة ، أصبح علم الفلك القائم على الأرض أكثر صعوبة. أسراب الأقمار الصناعية التي تحلق على ارتفاع منخفض تخلق خطوطًا ساطعة من الضوء تلوث صور التلسكوب. قد تبدو المراصد القمرية بديلاً واعدًا لتجنّب هذه المشكلة. ولكن الحقيقة هي أنه بالنسبة لمعظم أنواع التلسكوبات ، لا يمكنك التغلب على تكلفة وراحة بنائها على الأرض ، حتى لو كان Starlink يعيق طريقها من حين لآخر. على هذا النحو ، يبدو من المحتمل أن المراصد القمرية مثل FarView ستكمل فقط المراصد الأرضية ، وليس استبدالها ، على الأقل ليس في أي وقت قريب. ولا حتى مع ISRU.

خطوط عبر صور التلسكوب الأرضية ، نتجت عن دفعة مبكرة من أقمار ستارلينك الصناعية في نوفمبر 2019. حقوق الصورة: مختبر أبحاث الفلك البصري والأشعة تحت الحمراء الوطني التابع لمؤسسة NSF / CTIO / AURA / DELVE / Clara Martínez-Vázquez و Cliff Johnson.

FarView مثير ليس لأنه يحل مشكلة Starlink (التي تؤثر في الغالب على التلسكوبات البصرية على أي حال) ، ولكن لأن FarView يوفر فرصة فريدة لعلم الفلك الراديوي منخفض التردد ، وهو شيء غير قابل للتطبيق على الأرض بسبب كل ضوضاء الراديو التي نخلقها. باستخدام FarView ، يمكننا تعلم أشياء عن العصور المظلمة الكونية التي لم تكن ممكنة مع البنية التحتية القائمة على الأرض. قيمتها العلمية ضخمة. فقط لا تعتمد عليها لتكون بديلاً عن لوائح الأبراج الضخمة ، أو تقليل السطوع للحد من السطوع التقنيات. ما زلنا بحاجة إلى هؤلاء للتأكد من أن علم الفلك القائم على الأرض يمكن أن يتعايش مع الأبراج الضخمة ، لأن أيا منهما لن يذهب إلى أي مكان في أي وقت قريبًا.

التلسكوبات الأرضية الجديدة مثل مرصد فيرا روبين والتلسكوب الكبير للغاية ستقوم بأشياء مذهلة في العقد المقبل. إذا انضم إليهم FarView ، فقد يكون مجرد رنين في عصر ذهبي جديد لعلم الفلك ، حيث تعمل تلسكوبات الأرض والفضاء والقمر معًا لفهم مكانتنا في الكون. إنه هدف يستحق المتابعة ، وبقليل من التعاون والإبداع ، قد يأتي في وقت أقرب مما نعتقد.

يتعلم أكثر: