Hvis du vil have de mest jomfruelige, reneste billeder af vores univers, er det bedste at gøre forlade Jorden. Her på vores planet kan du finde en hel flok af alle slags effekter, der forstyrrer vores renderingskapaciteter. Lysforurening begrænser vores udsyn; atmosfæren skader vores opløsning og vores evne til at se tydeligt; skyer og vejr forhindrer os i at samle lys; Solen og jorden selv blokerer for en enorm del af vores synsfelt hvor som helst på jorden.
Alligevel har observatorier som Hubble, Chandra, Fermi, Spitzer og andre demonstreret, hvor effektive rumteleskoper kan være. De synspunkter og data, de vendte tilbage til Jorden, lærte os meget mere end lignende observationer fra Jorden kunne lære. Hvorfor ikke placere et teleskop på månen da? Tro det eller ej, dette er en frygtelig idé. Hun har kun et positivt punkt. Og det er derfor.
Teleskop på månen: Er det dårligt?
Månen ved første øjekast kan virke som et ideelt sted at placere et teleskop. Det har næsten ingen atmosfære, hvilket eliminerer enhver frygt for lysforurening. Det er placeret langt fra Jorden, hvilket betydeligt skulle reducere interferensen fra alle signaler produceret af mennesker. Ekstra lange nætter betyder også, at du kontinuerligt kan observere det samme mål i 14 dage uden afbrydelse. Og da du har fast underlag, behøver du ikke gyroskoper eller svævehjul. Det ser ud til, at alt er cool.
Men når du begynder at tænke på, hvordan Månen drejer rundt om Jorden, hele Mån-Jord-systemet, der kredser omkring Solen, begynder du at forstå nogle af de problemer, som hele denne idé uundgåeligt står overfor.
For det første, hvis du placerer dit teleskop på månen, hvilken side vil du vælge: nær eller langt? Hver af dem har sine egne ulemper.
Salgsfremmende video:
Hvis du placerer dit teleskop på den tætte (jordvendte) side af Månen, vil du altid se Jorden. Dette betyder, at du kan sende og modtage signaler, styre dit teleskop og downloade data med næsten ingen forsinkelse, med den eneste begrænsning lysets hastighed. Men det følger også, at interferens fra Jorden, som f.eks. Sendesignaler, altid vil være et problem, som du er nødt til at tackle.
På den anden side, hvis du er på fjernsiden af månen, er du ret effektiv til at beskytte dig selv mod alt, hvad der kommer fra jorden, men du har heller ingen direkte dataspor eller vedligeholdelse af et kommunikationssignal. Vi bliver nødt til at installere en ekstra mekanisme, en orbiter eller føre kommunikation til den nære side for at betjene teleskopet.
Under alle omstændigheder har du mange problemer, som du bliver nødt til at kæmpe med, og som normalt ikke findes i det afgrund af det interplanetære rum. De to største:
Moonquakes. Tror du, det er Månen, der styrer tidevandene på Jorden? Tidevandskræfterne, som Jorden udøver på Månen, er 20 gange stærkere end tidevandskræfterne, som Månen udøver på Jorden. Der er nok af dem til at provosere ret syge måneskælv på satellitten.
Temperaturforskel. På grund af Jordens tidevandsblokering og dens ekstremt langsomme rotation, bader den næsten konstant i sollys i 14 dage og kaster derefter ned i total mørke i 14 dage. Dagtemperaturer kan nå over 100 grader celsius, og natten afkøles månen til -173 grader.
Mens et rumteleskop kan styre temperaturen gennem aktiv eller passiv afkøling (eller en kombination af begge), skal teleskopet køle under temperaturen i de bølgelængder, det prøver at observere, eller støj skjuver det tilsigtede signal. Dette ville være en enorm ulempe for ultraviolet, optisk eller infrarød astronomi, hvis nogen af dem blev forsøgt at udvikle sig på Månen.
At designe et teleskop, der kan modstå disse ekstreme temperaturer og stadig fungerer, er en skræmmende opgave. Det er ikke overraskende, at det eneste teleskop på månen, vi har, er det næste side ultraviolette teleskop fra den rejsende, der fungerer ved bølgelængder, hvor Jordens atmosfære absorberer næsten alt lyset.
For de fleste applikationer ville det at gå ud i rummet være en bedre mulighed end Månen. Månens overflade, bedømt af de ekstreme temperaturer og vanskeligheder med at kommunikere med Jorden, giver flere ulemper end at have en overflade, hvorpå man kan bygge eller gøre noget andet.
Men der er en meget specifik applikation, som Månen tilbyder: radioteleskoper. Jorden er en utrolig "radiohøj" kilde af naturlige og menneskelige grunde. Selv i rummet gennemsyrer signaler fra jorden hele solsystemet. Men Månen giver en enorm immunitet mod Jordens radiosignaler: Langsiden af satellitten bruger bogstaveligt talt hele månekroppen som et skjold.
Kosmolog Joe Silk skrev følgende tidligere på året:
Vi kunne registrere signaler for inflation, de første stadier af Big Bang og dannelsen af de første stjerner i universet med det månelige radioteleskop. Mens der er håb om at gøre dette på Jorden eller i rummet, tilbyder den måneflade overflade mere følsomhed, fordi den er afskærmet fra Jorden af et skjold end nogen anden mulighed.
I dag, når ethvert rumfartøj går ud over Månen, set fra Jorden, rammer det en radio-mørklægning. Det faktum, at radiobølger ikke kan passere gennem månen, betyder, at ingen signaler kan sendes der eller modtages i løbet af dette tidsrum. Omkring satellitter, fjerntliggende stationer eller rovere og endda Apollo-astronauter mister deres evne til at kommunikere med Jorden.
Men dette betyder også, at de er beskyttet mod alle slags forurenende radiosignaler, der genereres på Jorden. GPS-kommunikation, mikrobølger, radar, mobil- og Wi-Fi-signaler og endda digitale kameraer er blandt de mange jordbaserede kilder, der forurener radioobservatorier. Men på fjernsiden af månen er alle kilder til interferens 100% blokeret. Dette er det reneste radioastronomimiljø, man kan forestille sig.
Dr. Gillion Scudder bemærker også, at denne idé har sine ulemper. Dataoverførsel kræver noget som en orbital enhed, der kan kommunikere med både Jorden og teleskopet. Et teleskop eller en række radioteleskoper skal bygges og indsættes på Månen og kobles sammen, hvis det taler om en matrix (og denne mulighed foretrækkes). Alternativt kan kabler køres til den nære side for dataoverførsel til Jorden.
Og det største problem vil være omkostninger. Transport af materiale til månen, landing på månens overflade, indsættelse og meget mere er et kolossalt job. Selv det mest beskedne forslag, Lunar Array for Radio Cosmology (LARC), består af over hundrede enkle designantenner spredt over en to kilometer rækkevidde. Projektet koster 1 milliard dollars og vil være det dyreste radioprogram i Jordens historie, hvis det er bygget.
Stort set ethvert fornuftigt astronomisk forslag indebærer, at pladsen er meget bedre end månens overflade til teleskopplacering. Temperaturfald forekommer på alle punkter på månen. Kun radioastronomer kunne få fordelen ved at placere et teleskop på fjernsiden af månen, men denne mulighed ville koste en smuk krone.
Indtil vi finder en måde at skære ned på omkostningerne eller komme på noget bedre, er det meget usandsynligt, at vi nogensinde vil se et måneteleskop, der overgår andre muligheder. Universet går ikke noget sted, det venter på, at vi afslører dets hemmeligheder.
Ilya Khel