Σύνοψη
- Το ραδιοτηλεσκόπιο LuSEE-Night θα εγκατασταθεί στην αθέατη πλευρά της Σελήνης με στόχο την καταγραφή δεδομένων από τον «Κοσμικό Μεσαίωνα».
- Ο σεληνιακός όγκος λειτουργεί ως φυσικό φίλτρο αποκλεισμού των ραδιοφωνικών παρεμβολών της Γης και της ηλιακής ακτινοβολίας.
- Ο εξοπλισμός περιλαμβάνει τέσσερις κεραίες βηρυλλίου-χαλκού 3 μέτρων και έναν δέκτη 50-MHz.
- Η τροφοδοσία και η θέρμανση κατά τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας (-173°C) εξασφαλίζονται από μπαταρία ιόντων λιθίου 40 κιλών (6.500-7.160 Wh).
- Η αποστολή θα πραγματοποιηθεί μέσω της σεληνιακής ακάτου Blue Ghost 2 της εταιρείας Firefly Aerospace, υπό την αιγίδα του προγράμματος CLPS της NASA.
Η εξερεύνηση του Διαστήματος επικεντρώνεται πλέον στην αξιοποίηση της Σελήνης ως πλατφόρμας μόνιμης επιστημονικής παρατήρησης. Η αθέατη πλευρά του δορυφόρου της Γης προσφέρει μοναδικά πλεονεκτήματα για τη ραδιοαστρονομία, τα οποία τα επίγεια παρατηρητήρια δεν μπορούν να προσεγγίσουν.
Το πρόγραμμα LuSEE-Night (Lunar Surface Electromagnetics Experiment-Night), μια σύμπραξη της NASA, του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven και του Πανεπιστημίου του Berkeley, αποτελεί το πρώτο ουσιαστικό βήμα για τη δημιουργία ενός σεληνιακού ραδιοτηλεσκοπίου. Η αποστολή αυτού του προηγμένου εξοπλισμού στοχεύει στην καταγραφή των πιο αμυδρών ραδιοφωνικών σημάτων που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.
Τι ακριβώς αναζητά το LuSEE-Night στο πρώιμο Σύμπαν;
Το LuSEE-Night αναζητά ίχνη από τον «Κοσμικό Μεσαίωνα», περίπου 380.000 χρόνια μετά το Big Bang. Στοχεύει στην ανίχνευση της εκπομπής ουδέτερου υδρογόνου (γραμμή 21 εκατοστών), η οποία έχει μετατοπιστεί στο φάσμα των χαμηλών ραδιοσυχνοτήτων (0.1 έως 50 MHz), καταγράφοντας δομές του Σύμπαντος πριν τη δημιουργία των πρώτων άστρων.
Η αδυναμία των επίγειων τηλεσκοπίων να συλλέξουν αυτά τα δεδομένα οφείλεται σε δύο βασικούς παράγοντες. Πρώτον, η ιονόσφαιρα της Γης αντανακλά και παραμορφώνει τα ραδιοκύματα χαμηλής συχνότητας. Δεύτερον, οι ανθρώπινες δραστηριότητες παράγουν τεράστιο όγκο ραδιοφωνικών παρεμβολών (RFI), ο οποίος υπερκαλύπτει τα ασθενή κοσμικά σήματα. Η αθέατη πλευρά της Σελήνης παρακάμπτει αυτά τα εμπόδια. Ο ίδιος ο όγκος του δορυφόρου λειτουργεί ως απόλυτη ασπίδα απέναντι στις επίγειες εκπομπές. Επιπρόσθετα, κατά τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας, η οποία διαρκεί 14 γήινες ημέρες, αποκλείονται και οι παρεμβολές από την ηλιακή δραστηριότητα.
Ο σχεδιασμός του LuSEE-Night προσαρμόστηκε αυστηρά στις ακραίες συνθήκες του σεληνιακού περιβάλλοντος. Η συσκευή δεν διαθέτει τα τεράστια κάτοπτρα που συναντάμε στα παραδοσιακά τηλεσκόπια. Αντιθέτως, βασίζεται σε τέσσερις κεραίες μονοπόλου κατασκευασμένες από κράμα βηρυλλίου-χαλκού, μήκους τριών μέτρων η καθεμία. Οι κεραίες αυτές βρίσκονται συμπιεσμένες κατά τη διάρκεια του ταξιδιού και εκτείνονται αυτόματα μέσω μηχανισμού ελατηρίου αμέσως μετά την προσελήνωση, σχηματίζοντας δύο ορθογώνια δίπολα.
Η καρδιά του συστήματος είναι ένας ραδιοφωνικός δέκτης τεσσάρων καναλιών στα 50-MHz και ένα φασματόμετρο, ικανό να διαχωρίζει τις συχνότητες και να τις μετατρέπει σε μετρήσιμα φάσματα. Η πρόκληση, ωστόσο, δεν περιορίζεται στη λήψη των σημάτων, αλλά στην επιβίωση του υλικού. Το σεληνιακό περιβάλλον χαρακτηρίζεται από ακραίες θερμικές διακυμάνσεις. Κατά τη διάρκεια της σεληνιακής ημέρας, η θερμοκρασία αγγίζει τους 121 βαθμούς Κελσίου, απαιτώντας συστήματα αποβολής της θερμότητας στο κενό. Κατά τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας, η θερμοκρασία κατακρημνίζεται στους -173 βαθμούς Κελσίου.
Για να αποτραπεί η καταστροφή των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων από το ψύχος, οι μηχανικοί εξόπλισαν το LuSEE-Night με μια ογκώδη μπαταρία ιόντων λιθίου βάρους 40 κιλών και χωρητικότητας μεταξύ 6.500 και 7.160 Wh. Η μπαταρία αυτή αναλαμβάνει την αποκλειστική τροφοδοσία των εσωτερικών θερμαντήρων κατά τη διάρκεια του δεκατετραήμερου σκότους. Παράλληλα, το σύστημα καλύπτεται από ειδική θερμική ασπίδα που ρυθμίζει την απορρόφηση και την αντανάκλαση της ακτινοβολίας.
Η μεταφορά του ραδιοτηλεσκοπίου έχει ανατεθεί στην εταιρεία Firefly Aerospace, η οποία κέρδισε το συμβόλαιο στο πλαίσιο του προγράμματος Commercial Lunar Payload Services (CLPS) της NASA. Το ωφέλιμο φορτίο θα τοποθετηθεί στη σεληνιακή άκατο Blue Ghost 2. Μόλις το σκάφος προσεληνωθεί και αναπτύξει τον εξοπλισμό του, θα απενεργοποιήσει μόνιμα τα δικά του συστήματα ενέργειας για να διασφαλίσει την απόλυτη ηλεκτρομαγνητική ησυχία γύρω από το LuSEE-Night. Η επικοινωνία με τη Γη θα πραγματοποιείται μέσω ειδικού δορυφόρου αναμετάδοσης, ο οποίος θα βρίσκεται σε σεληνιακή τροχιά, καθώς η αθέατη πλευρά δεν έχει οπτική επαφή με τον πλανήτη μας.
Ως αποστολή κατηγορίας "pathfinder", η βασική επιδίωξη του LuSEE-Night είναι η επίδειξη τεχνολογίας. Η επιβεβαίωση ότι ένα σύνθετο επιστημονικό όργανο μπορεί να επιβιώσει και να λειτουργήσει αυτόνομα στο συγκεκριμένο περιβάλλον για 18 έως 24 μήνες αποτελεί τον πρωταρχικό στόχο. Η συλλογή δεδομένων για τον Κοσμικό Μεσαίωνα, αν και τεράστιας επιστημονικής σημασίας, έπεται. Η επιτυχία της αποστολής θα καθορίσει τον σχεδιασμό των μελλοντικών, μεγαλύτερων ραδιοτηλεσκοπίων που θα κατασκευαστούν στη Σελήνη τις επόμενες δεκαετίες. Οι μετρήσεις του θα παρέχουν τον απαραίτητο χάρτη αναφοράς για την κατανόηση της εξέλιξης της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας κατά τα πρώιμα στάδια διαμόρφωσης του σύμπαντος.
Με τη ματιά του Techgear
Η τοποθέτηση του LuSEE-Night στην αθέατη πλευρά της Σελήνης καταδεικνύει την ωρίμανση των ιδιωτικών αεροδιαστημικών συμπράξεων μέσω του προγράμματος CLPS. Το κόστος μεταφοράς εξειδικευμένου υλικού εκτός της γήινης τροχιάς έχει μειωθεί σημαντικά, επιτρέποντας την ανάπτυξη σταθερών υποδομών.
Για την εγχώρια ερευνητική κοινότητα, τα δεδομένα που θα προκύψουν από αυτή την αποστολή, και ιδίως η χαρτογράφηση του φάσματος κάτω των 50 MHz, θα είναι διαθέσιμα σε ανοιχτές βάσεις δεδομένων. Αυτό σημαίνει πως ερευνητικά τμήματα Αστροφυσικής στα ελληνικά πανεπιστήμια θα μπορούν να αξιοποιήσουν πρωτογενές υλικό από την αθέατη πλευρά της Σελήνης για την εκπόνηση νέων μοντέλων σχετικά με την αρχέγονη δομή του σύμπαντος, χωρίς να απαιτείται η άμεση συμμετοχή τους στην κατασκευή του υλικού. Το μοντέλο της «επιστήμης ανοικτών δεδομένων» εφαρμόζεται πλέον στις πιο απαιτητικές πειραματικές διατάξεις.
