Un telescopio lunar puede revelar la edad oscura del universo

Aunque el concepto del radiotelescopio del cráter lunar, o LCRT, no es una misión oficial completa de la NASA, ha estado en desarrollo durante años. El proyecto recibió recientemente un pago de $ 500,000 al ingresar a la segunda fase del Programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA.

El telescopio lunar involucrará robots suspendidos por una malla de alambre dentro de un cráter en el lado lejano de la luna para crear un radiotelescopio. Imagina a la celebridad que ahora está muerta Observatorio de Arecibo En Puerto Rico, pero en la luna.

Un telescopio podría medir ondas de radio de unos cientos de millones de años después del Big Bang que creó nuestro universo, antes de que aparecieran las primeras estrellas.

Los cosmólogos han eludido detalles de este capítulo en la historia de nuestro universo, y estas ondas de radio podrían revelar lo que sucedió durante ese período.

“Aunque no había estrellas, había grandes cantidades de hidrógeno durante la edad oscura del universo, el hidrógeno que finalmente sería la materia prima de las primeras estrellas”, dijo Joseph Lazio, miembro del equipo LCRT y radioastrónomo. en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena. California, en un comunicado.

“Con un radiotelescopio lo suficientemente grande más lejos de la Tierra, podemos rastrear los procesos que conducirían a la formación de las primeras estrellas, y tal vez incluso encontrar pistas sobre la naturaleza de la materia oscura”.

Los proyectos como LCRT son seleccionados por el programa durante un proceso de revisión por pares para evaluar las propuestas de misiones que mejorarán nuestra comprensión y exploración del espacio. Son los primeros días de este telescopio, que puede requerir años de desarrollo tecnológico, pero este enfoque impulsa la elección de la NASA para futuras misiones.

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“La innovación es la clave para la exploración espacial futura, y promover las ideas revolucionarias de hoy que pueden parecer extrañas nos preparará para nuevas misiones y nuevos métodos de exploración en las próximas décadas”, dijo Jim Reuter, subdirector de la Misión de Tecnología Espacial de la NASA, en un comunicado. . .

Lado lejano de la luna

Los radiotelescopios utilizados por los científicos en la Tierra no pueden evaluar las ondas de radio de esta era cósmica porque están bloqueadas por la ionosfera, las partículas cargadas en la atmósfera superior de nuestro planeta. La Tierra también está llena de sus propias emisiones de radio que pueden evitar que la radioastronomía rastree señales débiles.

Lado lejano de la luna, donde Solo los robots intervinieron, Es un lugar completamente atmosférico y silencioso, lo que evita cualquier interferencia de radio del suelo.
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Saptarshi Bandyopadhyay, investigador principal de LCRT y tecnólogo en robótica del Laboratorio de Propulsión a Chorro, dijo en un comunicado. “Pero las ideas anteriores para construir una antena de radio en la Luna requerían muchos recursos y eran complicadas, así que tuvimos que inventar algo diferente”.

Cuanto más grande sea el radiotelescopio, mejor será la sensibilidad para rastrear longitudes de onda de radio largas.

La ilustración del artista muestra vista desde el interior del telescopio de cráter propuesto mirando al receptor.

El cráter, que se extiende más de 2 millas (3 kilómetros), puede albergar un radiotelescopio con una antena de más de 0,5 millas (1 kilómetro) de ancho.

Como referencia, el Arecibo tenía 1,000 pies (305 metros) de ancho y el telescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST) en China tenía 1,600 pies de ancho. Ambos están construidos dentro de depresiones naturales para soportar sus estructuras en forma de cuenco.

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Dentro de estos receptáculos hay miles de paneles reflectantes para hacer que todo el plato reciba ondas de radio. Suspendido de cables sobre un plato hay un receptor que puede medir las ondas de radio cuando rebotan en un recipiente. Torres de anclaje de cables. El Arecibo se ha vuelto inoperante después de que algunos de estos cables y torres fallaron, el plato de abajo se rompió y los paneles se rompieron.

Equipo de construcción de robots

Bandyopadhyay y su equipo quieren simplificar esto en un diseño más básico que no requiera mover equipo pesado a la luna.

Alternativamente, los robots pueden construir el plato usando una malla de alambre que cubre el centro del agujero. Una nave espacial puede mover la red de la Tierra a la Luna, mientras que un módulo de aterrizaje separado puede entregar los rovers para construir el plato.

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Este vehículo móvil DuAxel es un concepto que se está desarrollando en JPL. Dos vehículos uniaxiales en movimiento pueden permanecer en contacto usando una cuerda, pero aún separados entre sí, uno actúa como un ancla en el borde del cráter mientras que el otro cae al piso del pozo para la construcción.

“DuAxel resuelve muchos de los problemas asociados con la suspensión de una antena tan grande dentro de un cráter lunar”, dijo Patrick McGarry, miembro del equipo de LCRT y DuAxel y tecnólogo en robótica de JPL, en un comunicado. “Los Axel Rovers individuales pueden penetrar en el cráter mientras se conectan a los cables, aplican tensión y levantan los cables para suspender la antena”.

Los robots construirán el telescopio del cráter.

Los últimos fondos otorgados al equipo ayudarán a definir desafíos, apuntar a diferentes enfoques de la misión y definir las capacidades del telescopio.

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El primer desafío es el diseño real de la red cableada. Debe ser lo suficientemente fuerte y flexible para mantener la forma y el espacio, pero aún así ser lo suficientemente liviano para volar a la luna. Y tendrá que sobrevivir a las fluctuaciones en la temperatura de la superficie de la luna de 280 grados Fahrenheit (menos 173 grados Celsius) a 260 grados Fahrenheit (127 grados Celsius).

El equipo también decide si los rovers deben ser completamente autónomos o si necesitarán un equipo de operaciones humanas en tierra.

Los investigadores trabajarán en estas decisiones durante los próximos dos años con la esperanza de que su proyecto sea seleccionado para el desarrollo futuro.

“El desarrollo de este concepto puede resultar en algunos avances importantes en el camino, especialmente con respecto a las tecnologías de difusión y el uso de robots para construir estructuras gigantes fuera de la Tierra”, dijo Bandiupadhyay. “Estoy orgulloso de trabajar con este equipo diverso de expertos que inspiran al mundo a pensar en las grandes ideas que pueden hacer descubrimientos revolucionarios sobre el universo en el que vivimos”.

Otros proyectos Opera bajo el Programa de Conceptos Avanzados Innovadores e incluye una pequeña nave espacial “enjambre” que puede estudiar la atmósfera de Venus, el módulo de aterrizaje de Plutón, una nave espacial para cazar asteroides, hábitats de hongos y naves espaciales que pueden explorar el sistema solar y el espacio interestelar.

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