Månen er det perfekte sted for SETI

På mindre end fire år, NASA planlægger at lande den første kvinde og den næste mand på månen som en del af Project Artemis. Denne længe ventede tilbagevenden til månen skal efterfølges af konstruktionen af ​​Lunar Gateway, Artemis Base Camp og et program for "bæredygtig måneudforskning." Skabelsen af ​​en varig menneskelig tilstedeværelse på månen vil også skabe mange muligheder for spændende videnskabelig forskning.

For eksempel, astronomer ønsker at udføre radioastronomi på den anden side af månen, hvor teleskoper kunne sondere den tidligste periode af universet fri for jordbaseret radiointerferens. Tager dette et skridt videre, et hold af astronomer anbefalede for nylig, at et radioteleskop på den anden side af månen (eller i månens kredsløb) kunne hjælpe med et andet vigtigt forskningsområde:Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI)!

Forslaget var genstand for en hvidbog, der blev indsendt til National Academy of Sciences' Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032. Holdet bag blev ledet af Eric J. Michaud, en matematik bachelor ved UC Berkeley, og inkluderede medlemmer fra SETI Institute, Institut for Rumvidenskab og Astronomi ved Maltas Universitet, og gennembrudsinitiativer.

Som de forklarede, potentialet for måneradioastronomi er blevet anerkendt siden Apollo-programmets dage. Interessen blev fornyet i begyndelsen af ​​2000'erne, på et tidspunkt, hvor de første skridt mod at returnere astronauter til månen blev taget (Konstellationsprogrammet). Med udviklingen af ​​NASAs planer i løbet af det sidste årti - "Måne til Mars" og Artemis-programmet - er det nu, at den nødvendige planlægning skal finde sted.

Dr. Pete Worden, Chairman Breakthrough Prize Foundation og den tidligere direktør for NASAs Ames Research Center, var medforfatter på papiret. Som han fortalte Universe Today via e-mail, behovet for at etablere et sted for et sådant teleskop er presserende:

"Der haster noget med at etablere en radiostille reserve på månens fjernside, før vi får det spirende problem, vi har i kredsløb om Jorden med optisk interferens fra kommunikationssatellitter. Vi er allerede bekymrede over de kinesiske kommunikationssatellitter - så dette skal være en global konsensus nu!"

Fordelene ved måneastronomi er blevet udforsket indgående. Til at begynde med, et radioteleskop på eller i kredsløb om månen ville give mulighed for meget følsomme radioastronomieksperimenter. På jorden, de mest almindelige radiobånd, der bruges til kommunikation, betragtes også som lukrative for SETI-forskning. Desværre, deres almindelige brug gør dem udsat for en del interferens.

Som sådan, radioteleskoper på Jorden er baseret i dele af verden, der har minimal radioforurening, som ørkener og fjerntliggende områder. Men den anden side af månen kan meget vel være det mest "radiostille" sted i solsystemet. Som Michaud forklarede til Universe Today via e-mail, disse fordele omfatter at være i stand til at scanne "frekvenser domineret af [radiofrekvensinterferens], samt meget lave frekvenser blokeret af ionosfæren. At gå til rummet løser ionosfæreproblemet, og at gå til månen afbøder RFI-problemet."

Som de angiver i deres undersøgelse, radiostøj kunne især afbødes, hvis et krater blev valgt som stedet for et overfladeobservatorium. Nogle udvalgte steder inkluderer Saha, Tsiolkovsky, Malapert, og Daedalus kratere, som alle er blevet udvalgt som mulige steder af tidligere måneradioastronomiforslag. I et sådant miljø, kratervæggene ville blokere interferens fra orbitere eller rumfartøjer.

Naturligt, et teleskop på månens overflade har nogle ulemper, såvel. For eksempel, observatoriet ville kræve en landermission for at levere det til overfladen, hvilket er mere komplekst end at sende missioner i kredsløb. Her, Michaud og hans kolleger bruger den israelske rumfartsorganisations Beresheet og ISROs Vikram månelander (en del af Chandrayaan-2-missionen) som eksempler, som begge styrtede ned på overfladen.

En anden ulempe er, at en lander ikke ville være i stand til at trække solenergi i løbet af den 14 dage lange månenat, hvilket betyder, at det skulle komme med en stor batteripakke. Kommunikation ville også være en udfordring, da den anden side af månen aldrig er i en direkte synslinje med Jorden. Kinas Chang'e-4 mission håndterer dette ved at videresende sin kommunikation til Queqiao orbiter, som kredser om månen ved Jord-måne L2-punktet.

På den anden side, et måneteleskop opsat i kredsløb om månen ville være billigere at opsende og kunne også understøtte en større antenne – da kredsløbets vægtløshed ville fjerne behovet for en støttende struktur. Men selvfølgelig, en sådan mission har sin egen del af ulemper, såsom det faktum, at RFI måske er mere et problem på den anden side.

Naturen af ​​månens gravitationsfelt betyder også, at de fleste månebaner i sagens natur er ustabile, hvilket resulterer i orbital henfald. Heldigvis, Michaud og kolleger angiver, at der er flere "frosne baner", hvor en orbiter kan forblive stabil i årevis. Som Michaud forklarer, Der skal ske en masse arbejde, før et måne SETI-observatorium kan realiseres:

"En væsentlig svaghed ved avisen er, at den er ret agnostisk med hensyn til, hvordan specifikt, et teleskop i månens kredsløb eller på månens overflade skal se ud. Jeg tror, ​​det næste skridt ville være at udvikle nogle specifikke designs til en orbiter. Nogle beregninger skal også udføres for at bestemme den bedste bane for et sådant instrument."

I mellemtiden, Dr. Worden hævder, at NASA og det internationale astronomiske samfund er kommet godt i gang med Project Artemis og Artemis-aftalen. Ikke alene letter disse en tilbagevenden til månen, men de har også etableret en ramme for partnerskaber mellem nationer og mellem den private og offentlige sektor. Det her, Dr. Worden forklarer, vil være afgørende for at etablere den nødvendige infrastruktur og støtte:

"Denne vigtige videnskab. Jeg er overbevist om, at vi kunne begynde at placere disse observatorier på månens fjerne side ved hjælp af systemer såsom Blue Origin's Blue moon til at placere et betydeligt fjernside-radioteleskop i midten af ​​dette årti. Omkostningerne til et sådant projekt ville kan sammenlignes med større jordbaserede observatorier, muligvis i intervallet flere hundrede millioner dollars. Det betyder, at systemet kan finansieres, delvis, af private filantroper, ligesom vores store nye jordbaserede observatorier er i dag."

Når al den nødvendige infrastruktur er på plads – Lunar Gateway, Artemis Base Camp, osv. – astronauter vil være i stand til at udføre missioner til overfladen med større frekvens og i længere perioder.

På lang sigt, faciliteter kunne bygges, der ville give mulighed for måneastronomi, månevidenskab, og måneturisme. Erfaringerne fra disse bestræbelser kunne endda åbne døren (tør vi håbe) til en permanent måneafvikling. Da det hele starter om få år, tiden til at planlægge det er nu!