Удивительный космический проект – превратить лунные кратеры в радиотелескоп

Интерес человечества к Луне снова растет. Китай, Россия, США и многие другие страны разрабатывают программы по изучению этого естественного спутника Земли. Например, в НАСА анонсировали проект гигантского радиотелескопа на обратной стороне Луны. Он будет установлен на одном из кратеров, а его строительством займутся роботы.

Большой телескоп в лунном кратере

Прошло более 50 лет с тех пор, как «Апполон-11» сел на Луну, но сейчас она снова в центре нашего внимания.

В 2019 году китайский аппарат «Чанъэ-4» первый в истории человечества совершил успешную посадку на обратной стороне Луны. Более того, в конце прошлого года «Чанъэ-5» доставил на Землю образцы лунного грунта. Это состоялось спустя 44 года после аналогичной миссии, выполненной советской межпланетной станцией «Луна-24» в 1976 году. 

В октябре этого года, спустя 45 лет после «Луны-24», на Луну должна отправиться одноименная межпланетная станция «Луна-25».

Между тем американское космическое агентство НАСА в 2024 году планирует высадить на Луну астронавтов по проекту «Артемида». 16 апреля было объявлено о подписании контракта с компанией Илона Маска SpaceX на разработку космического корабля, который вновь доставит американцев на Луну. 

На нее возлагаются большие надежды и в качестве нового ориентира, и в качестве промежуточного этапа для полетов на Марс. При этом есть люди, которых Луна привлекает в качестве места, откуда можно исследовать космос, недоступный для наблюдений с нашей планеты. 

Робототехник из Лаборатории реактивного движения НАСА Саптарши Бандьопадхьяй (Saptarshi Bandyopadhyay) предложил построить в кратере на обратной стороне Луны радиотелескоп. Суть в том, чтобы натянуть на кратер диаметром от трех до пяти километров проволочную сетку, чтобы образовалась параболическая антенна, а радиоприемник подвесить к кабелю, протянутому от внешней окружности к центру кратера.

Для установки проволочной сетки и кабеля будут задействованы роботы, которые смогут взбираться по стенам кратера. 

Этот радиотелескоп в лунном кратере в апреле 2020 года был выбран в качестве программы Продвинутой инновационной концепции НАСА (NIAC), а в апреле этого года состоялся переход к второй фазе. 

Пока концепция находится только на стадии изучения. Она не стала еще официальной миссией НАСА, однако более детальный дизайн телескопа будет обсуждаться при поддержке NIAC. 

«Если все получится, это будет крупнейший радиотелескоп в Солнечной системе», — с энтузиазмом отмечает Бандьопадхьяй. 

Телескоп в лунном кратере будет исследовать космические волны, которые начали распространяться после Большого взрыва. Эти волны блокируют другие излучения, которые есть на Земле, поэтому земные радиотелескопы их не улавливают. Кроме того, плотная атмосфера и ионосфера, покрывающие Землю, также мешают наблюдениям.

В свою очередь, Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Поэтому различные шумовые волны не доходят до ее теневой стороны. Их блокирует сам спутник. Также там нет атмосферы, которая мешает исследованиям. 

Есть и другие проекты постройки радиотелескопа на обратной стороне Луны. Была предложена идея наблюдения слабых радиоволн, излучаемых магнитными полями экзопланет. Магнитное поле экранирует космические лучи, поэтому высока вероятность существования жизни на планете.

Проект использования для исследований самой Луны

Некоторые ученые хотят не только использовать Луну в качестве площадки для исследований, но и сделать ее саму объектом научных изысканий. 

Команда Яна Хармса (Jan Harms) из Национальной лаборатории Гран-Сассо 22 марта опубликовала в журнале The Astrophysical Journal научную работу, предложив обнаруживать гравитационные волны при помощи Луны. 

Гравитационные волны — это рябь пространства и времени, создаваемая столкновениями, например, черных дыр. Теория относительности Эйнштейна предполагала их существование, однако впервые они были подтверждены только в 2015 году благодаря детектору гравитационных волн LIGO.

В LIGO для их выявления используется лазер. Когда гравитационные волны искривляют пространство и время, она оказывают влияние на лазерные лучи, двигающиеся параллельно. 

В свою очередь, команда Хармса предложила использовать вибрации, создаваемые гравитационными волнами. 

На самом деле эта идея появилась давно. В 1960-е годы американский физик Джозеф Вебер (Joseph Weber) разработал лабораторное устройство, улавливающее вибрации от гравитационных волн. Более того, он высказал мысль, что Луна и Земля также должны вибрировать из-за этих волн. 

Космический аппарат «Апполон-17» установил на Луне устройство для обнаружения гравитационных волн, разработанное Вебером. Тем не менее из-за некоторых технологических недоработок оно функционировало некорректно. 

Команда Хармса предложила установить на Луне четыре сейсмометра, которые будут измерять даже малейшие колебания спутника. Они должны помочь обнаружить доказательства лунных вибраций, создаваемых гравитационными волнами. 

Эта лунная система сможет выявлять гравитационные волны иной частоты, которые не доступны детектору LIGO. Кроме того, в отличие от Земли на Луне нет атмосферы и морей, а также она отличается слабой сейсмической активностью, поэтому маленькое количестве вибрационных помех — это еще один плюс. 

Хармс и его коллеги предложили интегрировать свою идею в проект Европейского космического агентства по созданию лунохода. 

Исследования космоса с помощью Луны кроют в себе множество проблем: влияние метеоритов и космических лучей, обеспечение источников питания, ремонт и так далее. 

Но есть и другая проблема. Площадь поверхности Луны немного больше Африки, однако область, подходящая для исследований, ограничена. Эта небольшая территория может быть перегружена, поскольку там будут идти не только космические исследования, но и постройка лунных баз, разведка ресурсов и многое другое. 

Некоторые ученые полагают, что в скором времени это может породить трения. Такими темпами тихий лунный мир уйдет в прошлое. Я надеюсь, что исследования космоса с помощью Луны будут реализованы до этого.