Eine künstlerische Darstellung des DAPPER-Raumfahrzeugs im Orbit um den Mond.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech / Jack Burns, Universität von Colorado, Boulder)
Die Suche der NASA nach Bringe die Menschen zum Mond zurück könnte ein Forschungsfeld ankurbeln, das in der Natur nicht besonders mondartig erscheint: die Kosmologie.
Aber die andere Seite des Mondes könnte ein mächtiger Ort sein, um einige der Fragen zu beantworten die zwingendsten Fragen über das Universum - und der Drang der NASA, Menschen wieder zum Mond zu bringen, könnte die Preise so weit senken, dass diese Wissenschaft Wirklichkeit wird. Selbst ein Wissenschaftler, der die NASA dazu veranlasst hat, diese Missionen zu untersuchen, gibt zu, dass dies nicht die intuitivste Idee war, als er zum ersten Mal davon hörte.
"Wir waren zusammen [wissenschaftlich faire] Richter und sie fragten mich, was ich von Teleskopen auf dem Mond halte", sagte Jack Burns, Astrophysiker an der Universität von Colorado Boulder, gegenüber Space.com. "Und ich sagte, ich habe überhaupt nicht viel darüber nachgedacht. Es ist mir einfach nicht in den Sinn gekommen."
Seitdem haben er und seine Kollegen viel darüber nachgedacht. Ihre Schlussfolgerung ist, dass Observatorien auf der anderen Seite des Mondes eine einzigartige Gelegenheit für moderne Astronomen bieten. Burns hat dieses Jahr zwei spezifische Missionskonzepte durchdacht, um diese Vorteile zu nutzen, wobei er sich insbesondere auf die Zeit vor der Entstehung der Sterne konzentrierte, die so genannten finsteres Mittelalter.
"Es klingt bedrohlich", sagte Burns über die Epoche, aber für Wissenschaftler ist es meistens nur faszinierend. "Es gibt dort eine Menge potenziell wirklich interessanter Physik und die Möglichkeit für uns, das Standardmodell der Kosmologie zu testen und zu sehen, ob wir es brechen können oder nicht. Sie wissen, Astronomen wollen immer Dinge brechen."
Diese Beobachtungen beruhen darauf, dass man ziemlich lange fangen kann Radiowellen, die von der Erde aus aufgrund von Störungen durch menschliche Technologie auf der Oberfläche des Planeten und in der Umlaufbahn schwer zu untersuchen sind. Das ist der Reiz der anderen Seite des Mondes: Es ist der einzige Ort in unserer Nachbarschaft, der vor all unseren klappernden Lichtblitzen geschützt ist.
"Die Mondfarside ist eine so seltene Umgebung", sagte Burns. "Es ist der einzige wirklich ruhige Ort im gesamten inneren Sonnensystem, an dem Beobachtungen bei sehr niedrigen Funkfrequenzen durchgeführt werden können. Dies ist, wie sich heute herausstellt, das letzte ungeöffnete Fenster zum elektromagnetischen Spektrum."
Deshalb haben Burns und seine Kollegen einen Bericht über jedes der beiden fernwissenschaftlichen Konzepte für die NASA erstellt, die nach wissenschaftlichen Forschungsergebnissen suchen, die sich auf das Artemis-Programm stützen könnten, den Vorstoß der Agentur, Menschen bis 2024 auf dem Mond zu landen. NASA Administrator Jim Bridenstine verwies während einer Pressekonferenz über diese Kampagne auf eines der Radioprojekte, eine Orbitalmission Artemis-Programmam 9. Dezember.
"All diese Wissenschaft und all dieses Wissen und all diese Fähigkeiten werden uns zur Verfügung stehen, weil wir zum ersten Mal seit 1972 Menschen zum Mond bringen", sagte er. "Wir können viel mehr astrophysikalische Wissenschaft und Informationen erhalten, als wir jemals bekommen könnten, ohne diese Architektur auf dem Mond zu haben."
Diese Architektur umfasst die Tor, eine NASA-Wegstation für Roboter und Menschen, die an die Mondoberfläche gebunden sind. Das erste Modul des Gateways könnte 2022 gestartet werden, und die erste Mission, die er und seine Kollegen beschreiben, könnte im nächsten Jahr fliegen, sagte Burns und stützte sich auf die für die Waystation entwickelte Kommunikation.
Das Wissenschaftsprojekt namens Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER) ist ein Raumschiff, das den Mond umkreist und etwa ein Drittel seiner Zeit in der radioaktiven Zone auf der anderen Seite des Mondes verbringt.
Burns und Bridenstine sagten beide, dass der Bau von DAPPER im Rahmen des Artemis-Programms die Missionskosten senken würde. Burns sagte, das Projekt sei mit einem Preis von 50 Millionen US-Dollar konzipiert worden. Bridenstine sagte, dass die unabhängige Durchführung der Mission etwa 500 Millionen US-Dollar kosten würde, die Nutzung der Gateway-Infrastruktur diesen Preis jedoch auf etwa 90 Millionen US-Dollar senken würde.
Der Drang, Radioastronomiegeräte mit dem Artemis-Programm zu versenden, bezieht seine Aktualität nicht ausschließlich aus Bequemlichkeit. Es ist auch eine Frage der Dringlichkeit, da der Ansturm zum Mond vorbei ist NASA, andere Nationen und private Unternehmen könnten dazu führen, dass die Technologie diese Funksignale aus dem frühen Universum übertrifft, so wie es auf der Erde der Fall ist.
"Ein Teil des Grundes, warum wir dies eher früher als später tun wollen, ist, dass wir zuerst dorthin gelangen und beobachten möchten, während die Umgebung noch makellos ist", sagte Burns.
DAPPER wäre einfacher auszuführen als die anderen Projekte, über die Burns und seine Kollegen nachgedacht haben Farside Array für radiowissenschaftliche Untersuchungen des dunklen Zeitalters und der Exoplaneten (FARSIDE).
Dieses Projekt würde eine Fahrt mit einem kommerziellen Mondlander ermöglichen, wie sie die NASA anstellt, um ihre eigenen wissenschaftlichen Instrumente an die Mondoberfläche zu tragen. Dann würde ein Rover 128 Antennen auf 10 Kilometern der anderen Seite einsetzen, um Funkwellen zu fangen. Ein solches Projekt könnte sich Mitte bis Ende der 2020er Jahre entwickeln und laut Burns etwa 1 Milliarde US-Dollar kosten.
Zusätzlich zur kosmologischen Forschung könnte ein solches Array Astronomen helfen, zu verstehen, welche Exoplaneten dem Leben am förderlichsten sind. Ein Schlüsselbestandteil, glauben Wissenschaftler, könnte ein sein Magnetfeld das wickelt sich um den Planeten und hält eine Atmosphäre an Ort und Stelle.
"Wir sind vielleicht zu dem vorläufigen Schluss gekommen, dass es sehr wichtig ist, ein Magnetfeld zu haben, um ein Leben wie wir, das Leben wie wir es kennen, zu formen", sagte Burns. Und diese Magnetfelder sollten "aufleuchten", wenn sie von Radioteleskopen betrachtet werden, sagte er. "Dies ist die einzige Möglichkeit, nach Magnetfeldern zu suchen, mit einer Reihe dieser Niederfrequenzteleskope auf der Mondfernseite."
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