の宇宙機関が最近受賞した研究者らは、月から採掘された鉱物を使用して、月の謎めいた裏側に無秩序にアンテナを配置する計画をさらに発展させるための助成金を獲得した。ゲームのこの段階では、月面上を蛇行する77平方マイルの望遠鏡の提案はアイデアであり、資金提供された取り組みではありません。しかし、ファービュー天文台と呼ばれるこのような電波望遠鏡を使えば、天文学者は今日の他の機器では見ることのできないもの、つまり宇宙の「暗黒時代」と呼ばれる、星が誕生する前の期間を見ることができるようになる。
「私は個人的に、40年前から月面に電波望遠鏡を設置することを提唱してきました」と、FarViewプロジェクトのメンバーであるボルダー大学天体物理惑星科学科のジャック・バーンズ教授はMashableに語った。 「これまで私たちが見ることができなかった宇宙の一部を探査することになるでしょう。」
電波望遠鏡には、車のラジオ アンテナと多くの共通点があります。しかし、彼らはローリング・ストーンズやメタリカに興味を持っていません。電波望遠鏡 — 多くの場合、巨大な皿として作られています —宇宙から発せられる電波を捉える星が爆発したり、星が形成されたり、ブラックホール、そしてその先へ。深宇宙からの電波は非常に弱いエネルギー源であるため、電波望遠鏡は大きくなければなりません。 (「これらは非常に微弱な信号です。電波天文学の歴史の中で収集されたエネルギーの量は、雪の結晶を溶かすのに必要なエネルギーよりも少ないです」と、天文学者で博士研究員のイベット・センデス氏は述べています。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターと今年初めにMashableに語った。）
しかし、地球上の電波望遠鏡は、それらは同じくらい広大です、宇宙で最も微弱な信号を拾うことができないほど多くの干渉を受けます。電離層と呼ばれる大気の高層部は、非常に遠くまで伸びた電波を反射します。そして、そこが私たちです。 「私たちの騒々しい文明からのランダムな電波放射は、電波天文学にも干渉し、最も微弱な信号をかき消してしまう可能性があります。」NASAが説明する。
「これまで私たちが見ることができなかった宇宙の一部を探査することになるでしょう。」
しかし、月の暗い裏側にある望遠鏡にはこのノイズはありません。月の大気はほとんどありません。そして、月自体が、私たちの騒々しい惑星からの迷惑な電波を遮断します。
月の裏側には、宇宙の最も深い部分が（比較的）はっきりと見えます。必要なのは非常に大きな望遠鏡だけです。
月面上の FarView 電波望遠鏡の構想。金属線は望遠鏡のアンテナを構成するものです。 クレジット: ロナルド・ポリダン
都市サイズの望遠鏡を構築する
このアイデアは確かに非常に野心的なものです。しかし、おそらく、思っているほど突飛なことではありません。
NASAは、「NASA Innovative Advanced Concepts」プログラムを通じて、航空宇宙企業Lunar Resourcesが提案するFarViewのさらなる概念的開発に資金を提供している。このフェーズ II ラウンドでは、研究者はアイデアを推進するために最大 60 万ドルを受け取ります。今年の受賞者には、地球を「粉砕」する惑星防衛の取り組みも含まれている。飛来する小惑星または彗星、深宇宙で（放射線被ばくやその他の病気に）必要な薬を作る「宇宙薬局」、「放射性同位体電気推進システム」を動力源とする高速移動宇宙船などのコンセプトが含まれています。
広大な月面天文台の主なセールスポイントは、ほぼすべての金属材料が月で入手できることだとバーンズ氏は強調する。巨大で高価なロケットアンテナ用に大量の導電性金属を運ぶ必要がありません。
「地球からすべての物質を持ち込む必要はない」とバーンズ氏は語った。 「実際、月へ数回飛行するだけで、100,000 個のアンテナを備えたアレイを構築できます。」
マッシュ可能な光の速度
「ある意味、これは 1950 年代のテクノロジーです。」
地上に巨大なクモの巣を敷くのと同じように、ロボット探査車は、月の土壌から抽出したアルミニウムの細片を月の比較的平坦な空間に敷設します (上の図を参照)。これらの薄い金属ストリップは、アンテナで一般的に見られる金属棒またはワイヤのように機能し、(車のアンテナと同様に) 通過する無線信号をキャッチします。
「ある意味、これは 1950 年代のテクノロジーだ」とバーンズ氏は驚嘆した。
しかし、バーンズ氏や他の天文学者らが月でキャッチしたいと考えている電波はかなり長く、約20メートル、30メートル、あるいはそれ以上である。 （FM電波は長さは3メートルほど。) 宇宙は常に膨張しており、さまざまな種類の光 (可視光、赤外線、X 線、電波など) が次のように伸びています。空間拡大します。これが、宇宙で最も古い信号のいくつかを探す天文台がこれほど大規模でなければならない決定的な理由です。電波は飴状に伸びているからです。
もちろん、より大規模な望遠鏡プロジェクトには、月の土壌からアルミニウムを採掘するだけでは不十分です。ロボット探査機の群れが配線を敷設する必要がある。機械に電力を供給するにはソーラーパネルを構築する必要があります。そして、おそらく地球に住む宇宙飛行士による、ある程度の人間の監視が必要となるだろう。ルナー・ゲートウェイ、月を周回する前哨基地。
FarView 望遠鏡建設プロセスの一部としての探査機の概念。 クレジット: ロナルド・ポリダン
差し迫った大きな問題は、もちろんコストです。 NASAは他の大型月望遠鏡も検討中アイデア。しかし、月への金属の輸送を削減することは、このような大規模なプロジェクトにとって大きな恩恵です。そして、商業ロケットの台頭と成功により、必要なあらゆる打ち上げコストは下がっている。全体として、このような広大な望遠鏡の費用を知るのは時期尚早です。しかし、それはほぼ間違いなく数十億ドルになるでしょう。
しかし、NASAと議会は歴史的に、宇宙がどのように形成されたのか、そして私たちと地球がどこにあるのかを探る科学的取り組みに数十億ドルを費やすことにコミットしてきました。天の川銀河から来ました。のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡納税者の負担約110億ドル– その多くは米国で製造および組み立てられています。火星探査機パーサヴィアランス、費用は約27億ドル。そして、NASA の新しいメガロケットであるスペース ローンチ システムの最初の打ち上げでは、打ち上げごとに40億ドル以上の費用がかかる、 月の探査や科学的取り組みをサポートしているからです。
FarViewのようなプロジェクトは、別の世界でのロボット探査と産業創出を促進するため、NASAにとって特に魅力的である可能性があるとバーンズ氏は指摘した。宇宙機関月とその周囲に永続的な存在を確立したいと考えています。そしてそれはそうしたいのです火星に行く。このような深宇宙への取り組みには、実証済みの建築技術と産業技術が必要です。 「NASAは科学とともにテクノロジーとエンジニアリングにも興味を持っています」とバーンズ氏はFarViewについて語った。
月面に無秩序に配列された金属棒を構築するための費用は決して安くはありません。しかし、プロジェクトの範囲を考慮すると、それは合理的かもしれません。そして、その利益は科学的にも技術的にも計り知れないほど貴重なものとなる可能性があります。
「これはこれまでに作られた中で最大の望遠鏡になるでしょう。そして私たちはロボットを使ってそれを行うつもりです」とバーンズ氏は語った。
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この図が左側に示しているように、電波は他の種類の放射線 (可視光線やそれ以上の光など) と比較して最も長い波で伝わります。 クレジット: NASA
宇宙の暗黒時代を覗き見る方法
NASA の先駆的なウェッブ宇宙望遠鏡は、史上最古の銀河が形成されたビッグバンから約3億年後。 FarView のような巨大な電波望遠鏡は、この初期の時代を超えて覗き見ることになるでしょう。
「暗黒時代」は宇宙誕生からわずか約37万年後に始まりました。この時までに宇宙は冷え、最初の原子である水素が形成されていました。天文学者らによると、星は存在せず、今後何億年も存在しないだろうという。
しかし、宇宙は水素の雲で満たされており、水素は電波を介してエネルギーを放射します。これは月の裏側にある望遠鏡から見えるものです。
宇宙の歴史と膨張。暗黒時代は宇宙が始まってすぐに起こりました。 クレジット: NASA / WMAP 科学チーム
暗黒時代のさなか、天文学者たちは、巨大なガスの塊が最終的にどのようにして最初の非常に熱い星を形成するのかを初めて確認することができました。 「それらは私たちの太陽よりも30〜300倍重く、何百万倍も明るかった」とNASAは説明した。これらの星は、私たちの銀河が存在するずっと前に、まさに最初の銀河につながることになります。
暗黒時代はもうそれほど暗くはならないでしょう。しかし、巨大な望遠鏡が必要になります。今後数十年で、それは FarView になる可能性があります。
「これは究極の宇宙望遠鏡だ」とバーンズ氏は語った。