美国国家航空航天局计划在月球的“黑暗面”建造一个巨大的射电望远镜
月球陨石坑射电望远镜（LCRT）目前正处于规划阶段，但如果它通过最终检查并获得全额资金，可能很快就会成为现实。（图片来源：NASA/Vladimir Vustyansky）
（蜘蛛网eeook.com）据美国生活科学网站（Harry Baker）：美国国家航空航天局的科学家们目前正在制定计划，在月球“黑暗面”近一英里宽的陨石坑中建造一个巨大的射电望远镜。项目科学家告诉《生活科学》杂志，如果获得批准，它最早可以在2030年代建造，耗资超过20亿美元。
天文学家希望建造第一个被称为月球陨石坑射电望远镜（LCRT）的碟形天线，以帮助解开宇宙中一些最大的谜团，但也因为他们担心私人卫星“巨型星座”泄漏的不可见辐射水平越来越高，这可能很快会扰乱基于地球的射电天文学。
拟议中的望远镜将完全由机器人建造，由一个巨大的金属丝网组成，该金属丝网通过电缆悬挂在月球远端的一个陨石坑内，类似于波多黎各倒塌的外星人狩猎阿雷西博望远镜或中国巨大的500米孔径球面望远镜（FAST），这两个望远镜都建在地球上的自然洼地内。这将使碟形天线免受卫星信号的干扰，并防止太阳辐射和地球大气层的干扰。
加州理工学院美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的一个团队目前正在研究LCRT项目。它于2020年首次提出，并获得了美国国家航空航天局先进概念研究所（NIAC）的12.5万美元“第一阶段”资金。2021年，该项目进入“第二阶段”，并获得了NIAC额外的50万美元资金。
JPL的研究科学家Gaurangi Gupta是LCRT项目的一部分，他告诉Live Science，该团队正准备申请“第三阶段”资金，最早可能在明年获得，他们目前正在建造一个200:1比例的原型，将于今年晚些时候在加利福尼亚州的欧文斯谷射电天文台进行测试。
古普塔说，如果资金获得批准，并且该项目通过了最后阶段，它将成为一项成熟的任务，望远镜有可能在2030年代的某个时候建成。
该望远镜的最新计划包括一个1150英尺宽（350米）的网状反射器，它比阿雷西博的折叠盘大，但比FAST小。这大约是2020年最初提出的3300英尺（1000米）反射器的三倍，这将是有史以来建造的最大的单台望远镜。研究人员已经选择了他们最喜欢的陨石坑——月球北半球一个0.8英里宽（1.3公里）的凹陷——但对其确切位置保密。
这不是科学家第一次提出在月球上放置射电望远镜。古普塔说，这个想法至少可以追溯到1984年。然而，由于建造这种结构的技术挑战，到目前为止，它从未被认真考虑过。
LCRT将完全屏蔽月球远端的地球轨道卫星信号。（图片来源：NASA/Vladimir Vustyansky）
古普塔说：“但凭借最先进的技术，LCRT有可能解决所有这些问题，并使这一概念成为现实。”。
然而，古普塔表示，最新的“粗略估计”表明，LCRT的建设可能耗资约26亿美元。
保护天文学
由于私人卫星的出现，特别是SpaceX快速增长的星链星座，绕地球轨道运行的卫星数量正在迅速增加。这可能会造成几个问题，包括太空垃圾的增加、夜空中光污染的加剧以及卫星再入大气层在高层大气中金属污染的积聚。
一个鲜为人知的问题是，私人卫星容易意外地将辐射泄漏到太空中，这可能会干扰试图研究遥远物体的射电望远镜，如古代星系、附近的系外行星和超大质量黑洞。
几位射电天文学家最近告诉《生活科学》，如果我们星球周围的卫星数量达到最大容量，我们可能会达到一个“拐点”，超过这个拐点，射电天文学将非常有限，甚至在某些波长上是不可能的。
如果发生这种情况，“这意味着我们正在人为地关闭‘窗户’来观察我们的宇宙，”平方公里阵列天文台的天文学家、国际天文学联合会保护黑暗和安静天空中心的联合主任Federico Di Vruno告诉Live Science。
私人卫星，如SpaceX的Starlink星座，会泄漏干扰地面观测的无线电波。而且问题只会变得更糟。（图片来源：Getty Images）
即使这种最坏的情况发生，在月球上安装一台屏蔽望远镜也可以让射电天文学持续下去。然而，这台望远镜只能让我们完成全球射电天文台目前所实现的科学的一小部分，这意味着我们研究宇宙的能力仍然会受到极大的限制。
古普塔说，其他研究人员也在探索使用月球轨道卫星星座作为LCRT的伴奏或替代品的可能性。然而，与更大的望远镜相比，这些望远镜的观测窗口可能会大大缩短。
新波长
除了保护射电天文学，LCRT还可以让我们扫描地球望远镜无法扫描的波长。
波长大于33英尺（10米）的无线电信号，即超长波长，不容易穿过地球大气层，因此几乎不可能从地面进行研究。但这些波长在研究宇宙的最初阶段（即宇宙黑暗时代）也很重要，因为这个时代的信号在到达我们之前已经发生了极大的红移或拉长。
LCRT将由一个悬挂在大约3300英尺宽的月球陨石坑中的网状反射器组成。（图片来源：NASA/Vladimir Vustyansky）
古普塔说：“在这个阶段，宇宙主要由中性氢、光子和暗物质组成，因此它是测试我们对宇宙学理解的优秀实验室。”。“对黑暗时代的观测有可能通过提高我们对基本粒子物理学、暗物质、暗能量和宇宙膨胀的理解来彻底改变物理学和宇宙学。”
LCRT还将屏蔽太阳辐射，太阳辐射也会干扰其他一些无线电信号，从而更容易在月球上研究这些波长。
首次尝试
如果LCRT获得批准，这将是科学的一次重大政变。但它实际上并不是第一台月球射电望远镜。
尽管着陆器的表面倾斜，但这台30磅（14公斤）重的望远镜仍然能够短暂地收集到第一批月球无线电数据。
2024年2月，ROLSES-1在奥德修斯着陆器上短暂捕获了月球表面的第一批无线电数据。（图片来源：Intuitive Machines）
然而，根据3月12日上传到预印本杂志arXiv的一项研究，由于ROLSES-1面向地球，它收集到的几乎所有信号都来自我们自己的星球，几乎没有天文价值。古普塔说：“这很好地证明了为什么我们需要在无线电静默环境中对黑暗时代信号进行可靠的测量。”
今年晚些时候，萤火虫航空航天公司的蓝幽灵II着陆器也将尝试在月球的远端着陆。Live Science的姊妹网站Space.com此前报道称，其预定的有效载荷包括月球表面电磁实验之夜（LuSEE之夜），这是美国能源部的一台小型射电望远镜，将扫描天空中的超长波长信号。
古普塔说：“这些望远镜的观测对于了解月球环境、探测超长波长信号的挑战和潜在的缓解策略具有重要价值。”
