目前,世界上最大的射電望遠鏡為我國的FAST(位於貴州),最大口徑為500米。這口大鐵鍋斥資12億、歷時5年半建成。自2020年1月13日正式通過國家驗收開放運行之後,正源源不斷產出著觀測數據。
看到我們架鍋,美國坐不住了,美國NASA正在資助一個雄心勃勃的計劃——在月球上建造望遠鏡。根據NASA的說法,該計劃將在月球另一端的隕石坑內建造一個全太陽系最大的射電望遠鏡,它的口徑大約為1千米。
為什麼要在月球上架鍋?
並不是要和我們的大鐵鍋一絕高下,而是地球上的「雜音」太多會對觀測結果產生幹擾。就比如說在1998年,澳大利亞帕克斯天文臺的射電望遠鏡多次檢測到一串神秘的無線電波,科學家研究半天也沒弄明白其中的奧秘,傳到外界耳中就是外星文明信號。
但是17年後科學家們找到了無線電波的來源,當時有人注意到這個神秘的無線電波常在上班時尤其是吃飯時出現。最後發現「信號源」是實驗室的廚房裡有一臺微波爐,急著吃午餐的科學家們沒等加熱結束就打開了微波爐的門,使爐內產生的無線電波洩露了出來,幹擾瞭望遠鏡的觀測。
宇宙誕生初期有一些高能量的光,經過了宇宙膨脹的拉伸,這些光的波長被拉長到了微波(10米以上)的級別。這些微波就在宇宙中遊蕩,因為它們是宇宙最早期形成的,所以研究它們有可能了解到宇宙早期誕生的奧秘。
但是這些光波很難在地球上被檢測到,首先它們很難穿透地球的大氣層,尤其是地球的電離層。其次就是上面說到的幹擾,地球上有很多嘈雜的波長信號幹擾,它會被這些人為的無線電信號所淹沒,甚至繞地球運行的太空望遠鏡也難以在喧囂中獲取這些數據。
而月球上就不一樣了,因為潮汐鎖定月球總是一面朝向地球。地球上產生的那些嘈雜信號會被月球阻擋,而且月球上沒有大氣,不用擔心那些10米以上的微波會被阻擋。如果在這裡建造射電望遠鏡,望遠鏡就能全心全意地接收來自宇宙的無線電波,接收效率和清晰度將比在地球上高很多。所以月球的背面就成了宇宙微波觀測的「世外桃源」。
如何在月球架鍋
根據NASA先進理念研究所的設想,LCRT(這口鍋的簡稱,全稱Lunar Crater Ratio Telescope月球環形山射電望遠鏡)將建設在月球背面直徑3至5公裡的環形山上,成為太陽系中最大的單一填充口徑射電望遠鏡,而望遠鏡的主要建設工作將由所設計的DuAxe無人車來完成。
在月球上架鍋一個巨大優勢就是不用支起「灶臺」,月球上最不缺的就是隕石坑了。科學家計劃用運載火箭將望遠鏡天線和無人車送到月球上空 。然後讓望遠鏡落在隕石坑上方,無人車落在坑外拖拽望遠鏡天線調整位置。最後無人車會拖出許多條金屬線纜,把它們留在隕石坑中構成一張金屬網,充當射電望遠鏡的反射面。這口鍋就基本架成了。
中國也在月球要架鍋?
當然不止美國要在月球架鍋,中國也要這樣做,國內多加天文科研團隊一同開展的月球軌道超長波天文觀測陣列——「鴻蒙計劃」(鴻蒙一詞在中國神話中本指天地初開之時的混沌元氣,這裡用來比喻宇宙大爆炸初期形成的微波輻射)同樣打算以月球為靠山,將探測宇宙超長波信號作為主要的科學目標。
不過目前要做的是研究如何將這麼多材料運到月球,據科學家推測要架好這口鍋可能要等到幾十年後。不管我們和美國誰能先在月球架鍋,這都是一項偉大的事業,幫助人類更好地探索神秘的宇宙