NASA將在月球背面打造巨型無線電望遠鏡！揭開宇宙神秘面紗

美國太空總署(NASA)一項在月球背面建造大型無線電望遠鏡的計畫即將獲得最終批准，研究人員表示這項雄心勃勃的計畫最快可能在2030年代實現。這項計畫不僅能保護天文觀測免受衛星「巨型星座」的干擾，還能幫助科學家探索更多無線電波段的宇宙奧秘。

NASA科學家目前正著手規劃在月球「背面」一個直徑近1英里的環形山內建造巨型無線電望遠鏡。項目科學家向《Live Science》透露，若獲得批准，這項耗資超過20億美元的計畫最快將於2030年代動工。

這座名為「月球環形山無線電望遠鏡」(LCRT)的設備將是人類首創，科學家希望藉此解開宇宙中一些最大的謎團。同時也因為他們擔憂私人衛星「巨型星座」洩漏的無線電波干擾日益嚴重，可能很快就會影響地球上的無線電天文觀測。

這座望遠鏡將完全由機器人建造，採用巨型網狀結構，透過纜繩懸掛在月球背面的環形山內，類似波多黎各已倒塌的「阿雷西博望遠鏡」或中國的「五百米口徑球面射電望遠鏡」(FAST)。這種設計能有效屏蔽衛星信號干擾，同時避免太陽輻射和地球大氣層的影響。

LCRT計畫目前由NASA噴射推進實驗室(JPL)的團隊負責研究。該計畫於2020年首次提出，並獲得NASA先進概念研究所(NIAC)12.5萬美元的「第一階段」資金。2021年進入「第二階段」，再獲50萬美元資助。

JPL研究科學家Gaurangi Gupta表示，團隊正準備申請「第三階段」資金，最快明年可獲批。目前正在建造1:200比例的模型，預計今年稍晚在加州歐文斯谷無線電天文台進行測試。

最新設計方案包括一個1,150英尺(350米)寬的網狀反射面，比阿雷西博望遠鏡大但比FAST小。研究團隊已選定月球北半球一個直徑0.8英里(1.3公里)的環形山作為建造地點，但具體位置仍保密。

Gupta指出，這並非科學家首次提出在月球建造無線電望遠鏡，相關構想至少可追溯至1984年。但由於技術挑戰，直到現在才被認真考慮。「憑藉最新技術，LCRT有望解決所有問題，讓這個概念成為現實。」

然而，最新「粗略估計」顯示LCRT建造成本約26億美元，這可能成為最終障礙，特別是在NASA預算大幅削減的情況下。

隨著私人衛星數量激增，特別是SpaceX快速擴張的星鏈計畫，地球軌道上的衛星數量正快速增加。這導致太空垃圾增多、夜空光污染加劇，以及衛星重返大氣層造成的金屬污染等問題。

較少人知的是，私人衛星容易意外洩漏無線電波，干擾無線電望遠鏡對遠古星系、系外行星和超大質量黑洞等天體的研究。多位無線電天文學家警告，若衛星數量達到飽和，無線電天文學將受到嚴重限制，某些波段甚至完全無法觀測。

國際天文學聯合會「保護黑暗與寧靜天空中心」共同主任Federico Di Vruno表示，這意味著我們正人為關閉觀測宇宙的「窗口」。在月球背面建造屏蔽式望遠鏡，即使最壞情況發生，仍能持續進行無線電天文觀測。

除了保護無線電天文學，LCRT還能探測地面望遠鏡無法接收的波段。波長超過33英尺(10米)的超長波無法輕易穿透地球大氣層，但這些波段對研究宇宙「黑暗時期」至關重要，因為來自那個時期的信號在到達地球時已被嚴重紅移。

Gupta解釋：「這個時期的宇宙主要由中性氫、光子和暗物質組成，是檢驗宇宙學理論的絕佳實驗室。對黑暗時期的觀測可能徹底改變物理學和宇宙學，增進我們對基本粒子物理、暗物質、暗能量和宇宙暴脹的理解。」

若LCRT獲得批准，將是科學界一大勝利。但嚴格來說，這不會是首座月球無線電望遠鏡。2024年2月，直覺機器公司(Intuitive Machines)的「奧德修斯」登陸器攜帶NASA的ROLSES-1儀器登陸月球正面，儘管著陸時傾倒，這台30磅(14公斤)的望遠鏡仍短暫收集了首批月球無線電數據。

今年稍晚，螢火蟲航天公司(Firefly Aerospace)的「藍幽靈II號」登陸器也將嘗試登陸月球背面，其搭載的LuSEE Night迷你無線電望遠鏡將掃描天空尋找超長波信號。

Gupta表示：「這些望遠鏡的觀測數據對於理解月球環境、探測超長波信號的挑戰和潛在解決方案都極具價值。」