为求“清静”，NASA要在月球背面安个望远镜

想象一下，一架望远镜的接收面积是放置在月球上的500米球形射电望远镜的三倍。

最近，美国国家航空航天局喷气推进实验室的萨普塔·邦达·帕尔向美国国家航空航天局的创新先进概念计划(NIAC)提交了一份新计划——月球陨石坑射电望远镜项目，该项目将在月球背面的陨石坑内建造一个直径为1公里的射电望远镜。这个充满奇思妙想的计划立即引发了热烈的讨论。为什么望远镜应该建在月球背面？你为什么选择射电望远镜？这台巨大的望远镜能帮助人类探索宇宙中的哪些奥秘？

地球信号干扰观测

根据观测波段的不同，天文望远镜可分为射电、光学、红外、紫外、X射线、伽马射线等类型。可以说，这些不同类型的望远镜可以放置在月球上。为什么射电望远镜是bund hit Pahl计划的首要考虑因素？

中国科学院上海天文台研究员、天马望远镜总工程师刘清告诉《科学日报》:“射电望远镜通过自己的天线接收无线电波，并观察天体。如果射电望远镜被移到月球上，它的观测能力将比在地球上时高得多。”

这是因为在地球上的射电望远镜观测中有许多干扰因素。

首先，地球表面上有电离层。当太阳照射大气时，电离就发生了。当信号的波长相对较长时，电离层会阻挡信号。“以FAST为例。它位于地球大气层和电离层，如果波长频率低于70兆赫，观测效果将大大降低。”刘清会说。

其次，地球上太多的人造信号也会对射电望远镜造成干扰。“来自移动电话通信、雷达、卫星等的人造信号。比来自宇宙的信号强几百万倍，对地面射电望远镜的观测环境有很大影响。”刘庆辉说。

相比之下，其他波段的望远镜仍然“沉寂多年”例如，光学望远镜更害怕强光，但如果它们“定居”在人口稀少、天窗背景黑暗的地区，人工光源的干扰就会减少。

此外，望远镜的“大小”也是一个必须考虑的因素。其他波段的望远镜比射电望远镜观测到的波长更短，孔径更小更精细，所以如果想要更好的观测结果，这些望远镜可以直接送入太空。例如，太空中的哈勃太空望远镜可以获得比表面光学望远镜更清晰的视野。如果把哈勃太空望远镜放在月球上，虽然它能获得更好的观测结果，但这不是必须的，而且在月球上软着陆也很难解决刘清会说。

此外，射电望远镜的观测波段可以从米到亚毫米不等，不如光学和红外望远镜精确。在月球上建造射电望远镜比光学望远镜相对容易。

月球是一个天然的物理屏障。

那为什么选择月球背面而不是其他地方呢？

因为月球是一个天然的物理屏障，来自地球和环绕地球运行的卫星的无线电干扰可以被屏蔽。“这样，望远镜捕捉到的是来自观测目标的信号，这更有利于天文学家捕捉那些微弱的信号，加深他们对宇宙的理解。”刘清会解释的。

事实上，面对地球上的无线电干扰，科学家们也采取了一些补救措施，其中最重要的是“隐藏”。首先，试着把望远镜安装在难以到达的地方，以减少无线电干扰。第二是试图让望远镜观察到的波长远离无线电信号的波长，如移动电话、雷达和卫星。“一般来说，如果手机的信号占据了某个波段，望远镜的观测就会相应地避开这个波段的天体信号。通过“惹不起但能藏起来”的措施，人造无线电对射电望远镜观测效果的影响被最小化了。”刘清会说。

但是获得也意味着损失。不同的望远镜接收不同的信号，获得不同的宇宙信息。以太阳黑子的观测为例。当科学家用光学望远镜观察太阳黑子时，他们会发现太阳黑子非常暗。然而，当他们用射电望远镜观察太阳黑子时，他们会发现太阳黑子的电磁场辐射比太阳其他区域的强。

因此，天文学家希望实现对同一观测目标的全波段观测，并能利用射电、光学、紫外、X射线和伽马射线等不同波段的望远镜对同一目标进行全方位“扫描”，这自然是最好的。因为不同的望远镜可以看到不同的场景，从而对观察到的目标有更深更全面的了解。杨桃的形状是椭圆形还是五角星形？取决于不同的观察角度。

射电望远镜观测到的信号与手机、卫星等信号重合，观测效果会很差。如果避开这些干扰源所使用的波段确实能达到减少干扰的目的，但这也意味着射电望远镜的观测有盲点，不能覆盖某些波段的信号，那么来自宇宙的一些信号就不能被捕获。

这对天文学家来说是一个遗憾，也在天文观测领域留下了一些空白。

捕捉宇宙的古老信号

将射电望远镜放在月球上是填补这一空白的一个想法。

根据邦达的帕海提交的计划，一个1公里直径的射电望远镜将建造在月球上。与直径500米的快中子相比，这台超长波射电望远镜的直径是原来的两倍，天线接收面积是原来的三倍，因此它可以观测到波长大于10米、频率低于30兆赫的宇宙辐射。

“这个波长对应于早期宇宙的黑暗时代。这是宇宙的开始。那时，宇宙信号离我们很远。当它被传送到地球时，它已经相当弱了。再加上地球上的无线电干扰，在这个时期探索宇宙的物理性质成了一个难题。”刘庆辉说，因为这种超长波会被地球的电离层反射，所以在地球上无法观测到，而且对这种波长的宇宙信号知之甚少。

专家表示，由于望远镜的直径更大，并且能够消除来自地球的各种干扰，因此与FAST相比，它的灵敏度可能会大大提高。灵敏度越高，从远处捕捉微弱信号的能力就越强。

然而，理想是非常丰满的，现实是非常瘦骨嶙峋的。原则上，天文望远镜应该能够看得更深更清楚。直径越大越好，干涉越少越好。然而，在实际过程中，由于工程难度大、成本高的限制，理想的望远镜配置往往不尽如人意。

刘庆辉坦率地承认，在月球背面建造一个直径1公里的射电望远镜“超乎想象”

该提案描述了如何建造望远镜系统。在月球背面找到一个合适的直径为3到5公里的月球环形山，用宇宙飞船将望远镜和安装设备运送到月球上。望远镜和双轴车分别在指定位置着陆后，望远镜安装通过展开、连接、固定等一系列步骤完成。

由于月球背面在地球上不可见，它只能由中继星遥控。“选择什么样的弹坑？如何软着陆建造望远镜的材料？着陆后望远镜是如何展开的？如何保证建造和维护望远镜所需的持续供电？这些都是问题。”刘庆辉说，根据现有条件，只能在月球背面建造一架精度低、观测波长长的粗望远镜。

“但是，正如美国前总统约翰·肯尼迪所说:我们选择去月球不是因为它容易，而是因为它困难。”刘庆辉说，奇怪的想法满足了人类的好奇心，并最终推动人类一步步前进。