重啟探索月球計劃 如此優越的觀測臺 可行性有多大
2020-07-31 天文在線1969年，6億人在電視上觀看了尼爾·阿姆斯特朗登上月球。1972年，時隔三年，大家的熱情有所減弱，但具有象徵意義的阿波羅16號登月，給人類帶來了新的啟示：將望遠鏡置於月球表面，觀測地球和星空，這對年輕的天文學家喬治·卡拉瑟斯來說是個千載難逢的機會，利用這個望遠鏡，他確認了行星間的氣體雲是由分子氫組成，這與天文學家們的預期一致，並在紫外線燈下拍攝了地球的影像，觀測到了氫氣層的範圍。阿波羅計劃終止於1972年年末，至此，卡拉瑟斯的望遠鏡孤獨的佇立在卡迪爾高原，但這並沒有阻止科學家們夢想和計劃在月球上觀測整個宇宙的腳步。現階段，對月球的探索與利用再次受到關注，天文學家們設想在月球上建造觀測臺，如果這種設想真的可行，那臺孤獨的望遠鏡可能不久就會迎來很多新朋友了。
射電天文學家們迫切希望在月球上建造望遠鏡，從而幫助人類深入探索太空的歷史，宇宙大爆炸冷卻了數億年，一直處於完全漆黑暗淡的狀態—充滿了中性氫分子，但沒有行星的跡象，雲層中偶爾會有一個氫原子自發放射出唯一一個頻率為1.4千兆赫的光量子，這種光子被稱為21釐米射線，因為它的波長正好是21釐米。
地球電離層阻礙了這些微弱的太空信號，這給地球的信號傳送器帶來了噪音幹擾，對於這些低頻率信號，月球背面是一個絕佳的觀測地點，因為它沒有電離層，可以屏蔽那些地球的幹擾。如果可以利用一些建造在月球背面的寬間隔天線，天文學家們就可以探測到黑暗期的那些中性氫分子的密度，發掘那些有可能形成星系的氣體團。
天文學家團隊正在計劃用帶有延伸天線的繞月衛星來捕捉黑暗期的信號，探索月球觀測的可行性。他們還計劃用巡遊者探測器在月球背面布一些由大型導電膜矩陣組成的天線，造一個月球無線電觀測臺。太空人們可以在美國國家宇航局的繞月空間站操控這些巡遊者探測器，雖然對於建造月球觀測站，射電天文學更有說服力，但光學和紅外線天文望遠鏡的利用價值也是極大的。
地球上的大型天文望遠鏡可以捕捉到那些遙遠物體的微弱光線，但他們會受到大氣層密度波動的影響，從而形成星星的閃爍。現代望遠鏡的可變反光鏡在一定程度上可以彌補這一缺陷，但太空望遠鏡就不受困於這種問題，這就是哈勃太空望遠鏡的反光鏡雖小，但卻比地球上其他望遠鏡視線範圍更遠的原因。
軌道望遠鏡的大小受運載發射火箭的制約，比如哈勃，但若能將反光鏡置於月球，就有可能造出比哈勃視線更清晰的望遠鏡。天文學家們一直在研究用紡絲液製成的反光鏡，製作過程看似簡單—用一個裝滿紡絲液體的大圓盤，在向心力作用下自然形成一個完美的拋物線形狀反光鏡。目前已有用液體汞製成的自然反光鏡面，但是汞在月球上會蒸發。然而研究人員認為他們可以用一種不會蒸發的熔鹽，表面加一層厚度小於100納米的銀來製成反光鏡面。
在月球低比重的環境下，支架結構的建造相對簡單和廉價，而且自從月球進入地震平靜期以後狀態平穩，紡絲液不會受到晃動的影響。但想要在月球上建一個20米寬，約是哈勃十倍的望遠鏡，仍需要從地球運來超過3公噸的材料，成本就會大大增加。
有一種解決方案是利用月球上的材料，曾經有團隊用模擬的月球塵埃與環氧樹脂的混合物做過反光鏡的實驗，如果可以降低建造這種望遠鏡的成本，就有可能組建望遠鏡陣列，從而利用他們的光波來實現地球上無法完成的解析度，幫助我們研究那些恆星周圍的行星地表物質。
目前這些計劃並沒有得到批准，但隨著私人太空探險代理公司的出現，相信在不久的將來前景可觀。重啟探索月球的行動也會付出代價：企業一旦開始在月球表面開採礦物質，那麼在天文學家們想要探究利用月球之前，這個原始的優勢就被破壞了。
FY: Rebecca
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