月球射电望远镜从月球南极探测我们的银河系

资深撰稿人Bruce Dorminey

Mar 22, 2025, 03:24am EDT

SCIENCE

我报道航空航天、天文学并主持宇宙争议播客。

艺术家的用JPL单轴月球车部署一个月球背面射电干涉仪的概念。蓝色起源着陆器包含细线双极子天线，通讯和电源。BLUE ORIGIN

从来第一次，一个极低频射电望远镜已经成功从月球表面发送回天文数据。尽管使命相当没有按计划进行，但这些数据已经使地面研究人员来确认我们自己银河系的低频签名。由科罗拉多大学博尔德分校领导的团队已在《天体物理学杂志》上发表了他们的成果。

该论文的合著者、科罗拉多大学博尔德分校天体物理学名誉教授杰克·伯恩斯通过电子邮件告诉我，我们已经证明了从月球射电天文学能被以合理的成本做到，而且科学潜力是高的。

团队用了由美国宇航局资助的、价值200万美元的在月球表面上光电子鞘射电观测（ROLSES-1）仪器，该仪器作为直觉机器公司2024年奥德修斯着陆器的部分被送往月球。尽管奥德修斯在“马拉佩特A”陨石坑附近着陆，在月球南极约10度内，但它糟糕的着陆。

科罗拉多大学博尔德分校天体物理学博士生、论文的主要作者约书亚·希巴德通过电子邮件告诉我，甚至如此我们设法从月球表面收集到了一些给了我们一个在无线电频谱中我们银河系的一个谦虚探测数据。他说，该仪器能够做出这一探测是因为银河系在低无线电频率下是异常明亮。希巴德说，这是由于高能粒子在银河磁场中螺旋并发射巨大量的辐射。

飞船的通信天线终结在糟糕的对齐，水平部署到月球表面。

伯恩斯告诉我着陆器比预期更高以垂直（6英里/小时）和水平（2英里/小时）速度“热”到来。他说，六个着陆腿的一个支柱吸收了着陆器撞击大部分，断裂它的腿，造成着陆器向一侧倾斜约30度。

好消息？

伯恩斯说，我们用一个天线在过渡到月球的同时采集了大约80分钟的数据。然后在着陆后，我们部署了剩下的三个天线，在两天的时间里收集了大约20分钟的数据。

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因此，该团队能够来探测到来自银河系的射电辐射。

伯恩斯解释道，银河系的盘和晕中满是高能带电粒子（宇宙射线）和嵌入在稀薄星际介质中的磁场。他说，随高能宇宙射线电子在银河系的磁场中螺旋，它们减速并经由一种叫同步辐射的过程发射无线电波。

这是第一次该团队从月球探测到了这种星系同步辐射。

但去月球进行射电天文学真的有必要吗？

伯恩斯说，地面射电望远镜都操作在更高频率。他说，在月球上尤其是在背面我们操作在不能从地球接收到的几十千赫到五十兆赫的频率上。伯恩斯说，这是由于无线电频率干扰以及因为地球电离层折射和吸收无线电波。

无线电噪声的地球环境

希巴德说，这些天许多卫星环绕地球使射电天文学变得越来越困难。他说，因此在射电天文学中有很多频率对科学现在彻底无用。

但是月球背面是太阳系内最安静的无线电波区域。因为它总背对着地球，它被从我们星球的自然和人工无线电磁噪声屏蔽。

然而，为什么基于月球的无线电观测花了这么长时间？

近四十年来月球射电望远镜一直被提议。自美国宇航局的阿波罗计划停止以来的五十年里用如此长来利用月球背面低频无线电观测绝佳地点是一场科学悲剧。

伯恩斯说，阿波罗计划被尼克松总统终止后我们缺乏进入月球。他说现在在半个世纪的技术进步之后，各个公司能设计和建造无人航天器，美国宇航局服务为太空科学有效载荷的锚定客户，。

下一步是什么？

月球表面电磁学实验-夜（LUSEE）将于2026年初发射至月球背面，来做早期宇宙黑暗时代的首次宇宙观测。2028年，ROLSES-2将着陆月球近侧来完成原定由ROLSES-1完成的科学调查。

再往前走？

伯恩斯说，美国宇航局创新先进概念（NIAC）计划已经资助我们来设计月球背面叫远望（FarView）的终极宇宙望远镜。他说它由10万个偶极子无线电天线组成。

想法是与休斯顿的月球资源公司（lunar ResourcesInc）合作，从月球表土提取铝，用一个电解工艺使阵列的偶极天线建造成为可能。

伯恩斯说，这将节省大量否则需要以高昂成本运往月球的物资。他说，我们将能够展示先进的制造技术并在月球上运营首个分布式科学设施。他指出目前我们正处于美国宇航局创新先进概念资助的第二阶段，我们计划提出第三阶段的研究方案，并在月球上建造一个原型阵列。

伯恩斯说，远望项目已经为背面天文台确定了大约12个潜在的远侧观测点。他将于下个月晚些时候与美国宇航局会面来讨论该使命的潜在原型。

在美国宇航局的阿波罗11号登月使命期间拍摄到的月球背面的陨石坑。GETTY IMAGES

宜居行星的独特无线电探测器

伯恩斯说，从月球背面低频无线电观测也能独特的探测和检测与潜在宜居行星相关的磁场。他说来自系外行星的母星发射的高能宇宙射线被陷在这些行星的磁场中，造成它们在低频无线电波段辐射。伯恩斯指出，我们能用我们正在为月球背面设计的射电望远镜阵列潜在的检测这些偏振无线电辐射。

探索宇宙黑暗时代

希巴德说，在黑暗时代期间就在宇宙黎明之前，我们相信宇宙中充满有中性的氢和暗物质。他说如果我们能测量这个信号它将允许我们来理解并可能特征化暗物质。

因此，希巴德说月球背面射电望远镜的主要科学驱动力之一是研究中性氢的宇宙学21厘米信号。他说事实上这是在大爆炸后约一亿年已知在像恒星和星系一样首批发光天体形成之前宇宙的唯一探测。

底线？

伯恩斯说，这些观测允许我们来测试一个独特的不被来自恒星和星系反馈产生的复杂性污染的宇宙标准模型和物理学的宇宙时期。

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https://www.forbes.com/sites/brucedorminey/2025/03/22/lunar-radiotelescope-detects-our-milky-way-galaxy-from-moons-south-pole/