Για πρώτη φορά από το 1972, η NASA προσγειώθηκε ένα διαστημόπλοιο στη σεληνιακή επιφάνεια τον Φεβρουάριο του 2024. Αλλά το πρακτορείο δεν το έκανε μόνο του, αλλά συνεργάστηκε με εμπορικές εταιρείες. Χάρη στις νέες τεχνολογίες και τις συνεργασίες δημόσιου και ιδιωτικού τομέα, τα επιστημονικά έργα που φέρνει στη Σελήνη αυτό το διαστημόπλοιο και μελλοντικές αποστολές όπως αυτή θα ανοίξουν νέους τομείς επιστημονικών ευκαιριών.
Ως μέρος πολλών έργων που ξεκινούν φέτος, ομάδες επιστημόνων, συμπεριλαμβανομένου και εμένα, θα διεξάγουν ραδιοαστρονομία από τον Νότιο Πόλο και την μακρινή πλευρά της Σελήνης.
Το Commercial Lunar Payload Services Program (CLPS) της NASA θα χρησιμοποιήσει μη επανδρωμένα αεροσκάφη για τη διεξαγωγή των πρώτων επιστημονικών πειραμάτων της NASA από τη Σελήνη σε περισσότερα από 50 χρόνια. Το πρόγραμμα CLPS είναι διαφορετικό από τα προηγούμενα διαστημικά προγράμματα. Αντί η NASA να κατασκευάζει τα προσγειωμένα σκάφη και να τρέχει το πρόγραμμα, οι εμπορικές εταιρείες θα το κάνουν σε μια συνεργασία δημόσιου-ιδιωτικού τομέα. Η NASA εντόπισε περίπου δώδεκα εταιρείες που θα χρησιμεύσουν ως προμηθευτές για προσγειώσεις που θα πάνε στο φεγγάρι.
Η NASA αγοράζει χώρο σε αυτά τα προσεδάφια για επιστημονικά ωφέλιμα φορτία για να πάνε στο φεγγάρι και οι εταιρείες σχεδιάζουν, κατασκευάζουν και ασφαλίζουν τα προσεδάφια και συνάπτουν συμβάσεις με εταιρείες πυραύλων για τις εκτοξεύσεις. Σε αντίθεση με πριν, η NASA είναι ένας από τους πελάτες και όχι ο μοναδικός οδηγός.
Peregrine και Odysseus, οι πρώτοι προσγειωμένοι CLPS
Τα δύο πρώτα ωφέλιμα φορτία CLPS έχουν προγραμματιστεί να κυκλοφορήσουν τους δύο πρώτους μήνες του 2024. Υπάρχει το ωφέλιμο φορτίο της Astrobotics, το οποίο εκτοξεύτηκε στις 8 Ιανουαρίου προτού το προσεδάφισμά του, που ονομάζεται Peregrine, αντιμετωπίσει ένα πρόβλημα με τα καύσιμα που ματαίωσε το ταξίδι του στο φεγγάρι.
Στη συνέχεια, υπάρχει το ωφέλιμο φορτίο «Intuitive Machines». Το σκάφος της Intuitive Machines, με το όνομα Odysseus, προσγειώθηκε κοντά στο νότιο πόλο της Σελήνης στις 22 Φεβρουαρίου 2024. Η NASA έχει επίσης προγραμματίσει μερικές επιπλέον προσγειώσεις για καθένα από τα επόμενα χρόνια – περίπου δύο ή τρεις το χρόνο.
Είμαι αστρονόμος ραδιοφώνου και συν-ερευνητής στο πρόγραμμα ROLSES της NASA, γνωστό και ως Παρατηρήσεις Ραδιοκυμάτων στη Σεληνιακή Επιφάνεια του Φωτοηλεκτρονικού Θήκη. Το ROLSES κατασκευάστηκε από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA και διευθύνεται από τον Natchimuthuk Gopalswamy.
Το όργανο ROLSES προσγειώθηκε στο φεγγάρι τον Φεβρουάριο ως ένα από τα έξι ωφέλιμα φορτία της NASA στο προσεδάφιο Intuitive Machines. Μεταξύ του ROLSES και μιας άλλης αποστολής που έχει προγραμματιστεί στην μακρινή πλευρά του φεγγαριού σε δύο χρόνια, το LuSEE-Night, οι ομάδες μας θα προσγειώσουν τα δύο πρώτα ραδιοτηλεσκόπια της NASA στη Σελήνη μέχρι το 2026.
Ραδιοτηλεσκόπια στο φεγγάρι
Η Σελήνη – ιδιαίτερα η μακρινή πλευρά της Σελήνης – είναι ένα ιδανικό μέρος για ραδιοαστρονομία και μελέτη σημάτων από εξωγήινα αντικείμενα όπως ο Ήλιος και ο Γαλαξίας. Στη Γη, η ιονόσφαιρα, η οποία περιέχει το μαγνητικό πεδίο της Γης, παραμορφώνει και απορροφά τα ραδιοφωνικά σήματα κάτω από τη ζώνη FM. Αυτά τα σήματα θα μπορούσαν να διαταραχθούν ή να μην φτάσουν καθόλου στην επιφάνεια της Γης.
Στη Γη υπάρχουν επίσης τηλεοπτικά σήματα, δορυφορικές μεταδόσεις και αμυντικά συστήματα ραντάρ που κάνουν θόρυβο. Για να κάνετε παρατηρήσεις με μεγαλύτερη ευαισθησία, πρέπει να πετάξετε στο διάστημα, μακριά από τη Γη.
Το φεγγάρι είναι αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν παλιρροϊκά κλειδωμένο. Η μία πλευρά του φεγγαριού είναι πάντα στραμμένη προς τη Γη – την πλευρά του “άνθρωπος στο φεγγάρι” – και η άλλη πλευρά, η άλλη πλευρά, βλέπει πάντα μακριά από τη Γη. Το φεγγάρι δεν έχει ιονόσφαιρα και επειδή υπάρχουν περίπου 2.000 μίλια βράχου μεταξύ της Γης και της μακρινής πλευράς του φεγγαριού, δεν υπάρχει καμία παρέμβαση. Είναι η σιωπή του ραδιοφώνου.
Για την πρώτη μας αποστολή με το ROLSES, που θα ξεκινήσει τον Φεβρουάριο του 2024, θα συλλέξουμε δεδομένα για τις περιβαλλοντικές συνθήκες στη Σελήνη κοντά στο νότιο πόλο της. Στη σεληνιακή επιφάνεια, ο ηλιακός άνεμος χτυπά απευθείας τη σεληνιακή επιφάνεια και δημιουργεί ένα φορτισμένο αέριο που ονομάζεται πλάσμα. Τα ηλεκτρόνια ανυψώνονται από την αρνητικά φορτισμένη επιφάνεια και σχηματίζουν ένα εξαιρετικά ιονισμένο αέριο.
Αυτό δεν συμβαίνει στη Γη επειδή το μαγνητικό πεδίο εκτρέπει τον ηλιακό άνεμο. Αλλά δεν υπάρχει παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο στο φεγγάρι. Η χρήση ενός ραδιοτηλεσκοπίου χαμηλής συχνότητας όπως το ROLSES θα μας επιτρέψει να μετρήσουμε αυτό το πλάσμα για πρώτη φορά, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς να προστατεύσουν τους αστροναύτες στο φεγγάρι.
Καθώς οι αστροναύτες περπατούν γύρω από την επιφάνεια της Σελήνης, μαζεύουν διαφορετικά φορτία. Είναι σαν να περπατάς στο χαλί με κάλτσες – όταν πιάσεις το πόμολο της πόρτας, μπορεί να βγει μια σπίθα από το δάχτυλό σου. Ο ίδιος τύπος εκκένωσης συμβαίνει στη Σελήνη από το φορτισμένο αέριο, αλλά είναι δυνητικά πιο επιβλαβής για τους αστροναύτες.
Ραδιοεκπομπές από τον ήλιο και τους εξωπλανήτες
Η ομάδα μας θα χρησιμοποιήσει επίσης ROLSES για να παρατηρήσει τον ήλιο. Η επιφάνεια του ήλιου απελευθερώνει κρουστικά κύματα που εκπέμπουν σωματίδια υψηλής ενέργειας και εκπομπές χαμηλής συχνότητας. Θα χρησιμοποιήσουμε τα ραδιοτηλεσκόπια για να μετρήσουμε αυτές τις εκπομπές και να παρατηρήσουμε εκρήξεις ραδιοκυμάτων χαμηλής συχνότητας από κρουστικά κύματα στον ηλιακό άνεμο.
Θα μελετήσουμε επίσης τη Γη από τη σεληνιακή επιφάνεια και θα χρησιμοποιήσουμε αυτή τη διαδικασία ως πρότυπο για τη μελέτη των ραδιοεκπομπών από εξωπλανήτες που μπορεί να φιλοξενούν ζωή σε άλλα αστρικά συστήματα.
Τα μαγνητικά πεδία είναι σημαντικά για τη ζωή επειδή προστατεύουν την επιφάνεια του πλανήτη από τον ηλιακό/αστρικό άνεμο.
Στο μέλλον, η ομάδα μας ελπίζει να χρησιμοποιήσει ειδικές συστοιχίες κεραιών στην μακρινή πλευρά της Σελήνης για να παρατηρήσει κοντινά αστρικά συστήματα που είναι γνωστό ότι περιέχουν εξωπλανήτες. Αν εντοπίσουμε τον ίδιο τύπο ραδιοεκπομπών που προέρχονται από τη Γη, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο πλανήτης έχει μαγνητικό πεδίο. Και μπορούμε να μετρήσουμε την ισχύ του μαγνητικού πεδίου για να μάθουμε αν είναι αρκετά ισχυρό για να προστατεύει τη ζωή.
Κοσμολογία στη Σελήνη
Το Ηλεκτρομαγνητικό Πείραμα Επιφανείας της Σελήνης τη νύχτα, ή LuSEE-Night, θα πετάξει στην μακρινή πλευρά του φεγγαριού στις αρχές του 2026. Το LuSEE-Night σηματοδοτεί την πρώτη προσπάθεια επιστημόνων να πραγματοποιήσουν κοσμολογία στη Σελήνη.
Το LuSEE-Night είναι μια νέα συνεργασία μεταξύ της NASA και του Υπουργείου Ενέργειας. Τα δεδομένα θα σταλούν πίσω στη Γη χρησιμοποιώντας έναν επικοινωνιακό δορυφόρο σε σεληνιακή τροχιά, το Lunar Pathfinder, που χρηματοδοτείται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος.
Δεδομένου ότι υπάρχει μια μοναδική σιωπή ραδιοφώνου στην μακρινή πλευρά του φεγγαριού, είναι το καλύτερο μέρος για κοσμολογικές παρατηρήσεις. Κατά τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας δύο εβδομάδων, που συμβαίνει κάθε 14 ημέρες, δεν υπάρχουν εκπομπές από τον Ήλιο και καμία ιονόσφαιρα.
Ελπίζουμε να διερευνήσουμε ένα ανεξερεύνητο μέρος του πρώιμου σύμπαντος, τους Σκοτεινούς Αιώνες. Ο Σκοτεινός Χρόνος αναφέρεται στην περίοδο πριν και αμέσως μετά τον σχηματισμό των πρώτων αστεριών και γαλαξιών στο σύμπαν, κάτι που ξεπερνά τις δυνατότητες του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.
Κατά τη διάρκεια των σκοτεινών χρόνων το σύμπαν ήταν λιγότερο από 100 εκατομμύρια χρόνια – σήμερα το σύμπαν είναι 13,7 δισεκατομμυρίων ετών. Στους σκοτεινούς αιώνες, το σύμπαν ήταν γεμάτο υδρογόνο. Αυτό το υδρογόνο ακτινοβολεί μέσω του σύμπαντος σε χαμηλές ραδιοσυχνότητες, και καθώς σχηματίζονται νέα αστέρια, ιονίζουν το υδρογόνο, δημιουργώντας μια ραδιοφωνική υπογραφή στο φάσμα. Η ομάδα μας ελπίζει να μετρήσει αυτό το σήμα και να καταλάβει πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες στο σύμπαν.
Υπάρχουν επίσης πολλές δυνατότητες για νέα φυσική που μπορούμε να εξερευνήσουμε σε αυτήν την τελευταία ανεξερεύνητη κοσμολογική εποχή στο σύμπαν. Θα διερευνήσουμε τη φύση της σκοτεινής ύλης και της πρώιμης σκοτεινής ενέργειας, δοκιμάζοντας τα θεμελιώδη μας μοντέλα φυσικής και κοσμολογίας σε μια ανεξερεύνητη εποχή.
Αυτή η διαδικασία θα ξεκινήσει το 2026 με την αποστολή LuSEE Night, η οποία είναι ταυτόχρονα ένα θεμελιώδες πείραμα φυσικής και ένα κοσμολογικό πείραμα.
Αυτή είναι μια ενημερωμένη έκδοση ενός άρθρου που δημοσιεύτηκε αρχικά στις 5 Φεβρουαρίου 2024.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύτηκε από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό, ανεξάρτητο ειδησεογραφικό οργανισμό που σας φέρνει γεγονότα και αξιόπιστες αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας. Το έγραψε ο: Jack Burns, Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder
Διαβάστε περισσότερα:
Ο Τζακ Μπερνς λαμβάνει χρηματοδότηση από τη NASA.