Iluminando la edad oscura cósmica

Esta ilustración muestra el radiotelescopio del cráter lunar en el lado opuesto de la Luna. El concepto inicial está siendo financiado por el Programa de Conceptos Avanzados Innovadores de la NASA, pero esa no es la misión de la NASA. Préstamo Vladimir Vustyansky

Etapa temprana NASA La idea era ver robots colgando cables en un cráter en el lado opuesto de la luna, creando un radiotelescopio para ayudar a detectar el amanecer del espacio.

Después de años de desarrollo, el proyecto Lunar Crater (LCRT) recibió $ 500,000 para respaldar trabajo adicional al ingresar a la Fase II del programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA. Aunque todavía no es una misión para la NASA, el LCRT describe la idea de una misión que podría transformar la visión de la humanidad del universo.

El objetivo principal del LCRT será medir las ondas de radio de onda larga que se han originado en las edades oscuras del espacio. Un período que duró varios cientos de millones de años. Big Bang, pero antes de que las primeras estrellas parpadearan en existencia. Los astrónomos saben poco sobre este período, pero han llegado las respuestas a los mayores misterios de las ciencias, que pueden quedar atrapadas en las transmisiones de radio de onda larga que producen el gas que llena el universo durante este tiempo.

“Aunque no había estrellas, había mucho hidrógeno en las edades oscuras del universo. Hidrógeno, que eventualmente servirá como materia prima para las primeras estrellas ”, dijo Laz Josef Lazio, miembro del Laboratorio de Radio a Chorro de la NASA en el sur de California y miembro del equipo LCRT. «Con un telescopio suficientemente grande en la Tierra, podríamos rastrear los procesos que llevaron a la formación de las primeras estrellas, quizás incluso descubriendo la naturaleza de la materia oscura».

La superficie de la luna está cubierta de cráteres, և una de estas depresiones naturales puede servir de soporte para una antena parabólica de radio. Como se muestra en esta imagen, el raver DuAxel podría estar anclado desde el borde del cráter. Préstamo Vladimir Vustyansky

Los radiotelescopios de la Tierra no pueden estudiar este período misterioso, ya que las ondas de radio de onda larga de ese momento se reflejan en una capa de iones y electrones en la parte superior de nuestra atmósfera, una región llamada ionosfera. Las transmisiones de radio aleatorias de nuestra ruidosa civilización pueden perturbar incluso la radioastronomía al ahogar las señales más débiles.

Pero en el otro lado de la Luna no hay atmósfera que refleje estas señales. Եւ La Luna misma interferirá con la comunicación por radio de la Tierra. La cara oculta de la luna puede ser un lugar para una exploración sin precedentes del universo primitivo.

«Los radiotelescopios de la Tierra no pueden ver la radio espacial a unos 33 pies [10 meters] o debido a la ionosfera, por lo que hay una región completa del universo que simplemente no podemos ver «, dijo Saparshi Bandiopadhay, un tecnólogo en robótica. JPL: գլխավոր Investigador Principal del Proyecto LCRT. «Pero las ideas anteriores para construir una antena de radio en la Luna consumían muchos recursos, así que tuvimos que encontrar algo más».

Construyendo telescopios con robots

Para ser sensible a las longitudes de onda de radio largas, el LCRT debe ser enorme. La idea era crear una antena en un cráter de más de medio kilómetro (1 kilómetro) de ancho, en un cráter de más de 2 millas (3 kilómetros) de ancho. El radiotelescopio desechable más grande del país, como el telescopio esférico de 500 metros (1,600 pies) (500 metros) (FAST) en China. Para:

El concepto de radiotelescopio se puede construir a partir de una malla de alambre dentro del cráter. En esta imagen se puede ver cómo el receptor está suspendido sobre la placa mediante un sistema de cables anclados al borde del cráter. Préstamo Vladimir Vustyansky

Esta clase de radiotelescopio utiliza miles de paneles reflectores que cuelgan dentro de la depresión para reflejar toda la superficie del cuenco a las ondas de radio. El receptor luego cuelga a través de un sistema de cable en el centro de la placa anclado a través de la torre alrededor del perímetro de la placa para medir las ondas de radio que rebotan en la superficie curva inferior. Pero a pesar de su tamaño y complejidad, incluso FAST no es sensible a longitudes de onda de radio de más de 14 pies (4,3 metros).

Bandiopadhay, con sus ingenieros, robótica y científicos del JPL, condensó esta clase de radiotelescopio en su forma más básica. Su concepto elimina la necesidad de transportar material inhibidor pesado a la Luna և utilice robots para automatizar el proceso de construcción. En lugar de utilizar miles de paneles reflectantes para enfocar las ondas de radio entrantes, el LCRT estaba hecho de una fina malla de alambre en el centro del cráter. Una nave espacial abastecería la red, y un grupo de aterrizaje separado desplegaría astronautas de DuAxel para construir la comida en cuestión de días o semanas.

DuAxel, un concepto robótico desarrollado en JPL, consta de dos rovers de un solo eje (llamados Axel) que se pueden abrir entre sí pero conectados por una correa. La mitad desempeñaba el papel de ancla en el borde del ancla mientras la otra bajaba para hacer el edificio.

«DuAxel resuelve el problema de apagar una antena tan grande dentro del cráter lunar», dijo Patrick McGuer, tecnólogo de robótica de JPL en LCRT DuAxel. «Los rovers Axel individuales se pueden conectar a la grúa cuando están conectados, conectados a cables, aplicando tensión o cables elevados para detener la antena».

Identificando desafíos

Para llevar el proyecto al siguiente nivel, el equipo utilizará los fondos de la Fase II del NIAC para utilizar las capacidades del telescopio para perfeccionar los diferentes enfoques de la misión y, al mismo tiempo, identificar los desafíos en el camino.

Uno de los mayores desafíos para el equipo en esta etapa es el cableado. Para mantener su huevo parabólico և la distancia exacta entre los cables ը, la red debe ser ‘firme’, flexible, pero lo suficientemente liviana para moverse. El paso de malla debe poder soportar cambios bruscos de temperatura de la superficie por debajo de menos 280 grados. Fahrenheit (menos 173 grados Celsius) hasta 260 grados Fahrenheit (127 grados Celsius), sin distorsión ni fallas.

Otro desafío es averiguar si los rovers DuAxel deben estar completamente automatizados o involucrar a un operador humano en el proceso de toma de decisiones. ¿Se puede completar DuAxels con otros equipos de construcción? Disparar a la superficie de la luna, por ejemplo, puede anclar mejor la red LCRT, requiriendo menos robots.

Además, aunque la cara oculta de la luna es actualmente un «silencio de radio», esto puede cambiar en el futuro. La agencia espacial china se encuentra actualmente en una misión para estudiar el lado lejano de la luna, y un mayor desarrollo de la superficie lunar podría afectar posibles proyectos de radioastronomía.

Durante los próximos dos años, el equipo de LCRT trabajará para identificar otros desafíos y problemas. Si tienen éxito, pueden seleccionarse para un mayor desarrollo, un proceso repetitivo que inspira a Bandyopadhyay.

«El desarrollo de este concepto podría conducir a algunos avances importantes en el camino, en particular el despliegue de tecnologías և el uso de robots para construir estructuras gigantes en la Tierra», dijo. «Estoy orgulloso de trabajar con este grupo diverso de expertos que inspiran al mundo a pensar en grandes ideas que pueden hacer descubrimientos revolucionarios sobre nuestro universo».

NIAC está financiado por la Misión de Tecnología Espacial de la NASA, que es responsable de desarrollar nuevas capacidades tecnológicas transversales para la agencia.