照亮黑暗的宇宙时代

此插图描绘了月球陨石坑在月球另一侧的概念望远镜。 早期概念是在NASA创新高级概念计划的资助下进行研究的，但不是NASA的任务。 图片来源：弗拉基米尔·沃斯汀斯基（Vladimir Vostiansky）

早期 美国宇航局 这个概念可以使机器人看到月球另一侧的陨石坑内的铁丝网，从而创造出射电望远镜来帮助探索宇宙的曙光。

经过多年的发展，“月球陨石射电望远镜”（LCRT）项目获得了50万美元的奖金，以支持加班时间，因为它进入了NASA创新高级概念（NIAC）计划的第二阶段。 LCRT虽然还没有执行NASA任务，但却描述了一种可以改变人类对宇宙的看法的任务概念。

LCRT的主要目标将是测量宇宙黑暗时代产生的长波无线电波-这个时期持续了几亿年 大爆炸，但是在第一批星星闪现之前。 宇宙学家对此时期知之甚少，但他们提出了一些最大的科学奥秘的答案，这些奥秘可能仅限于该时期充满宇宙的气体所产生的长波无线电辐射。

约瑟夫·拉齐奥（Joseph Lazio）说，他是南加州NASA喷气推进实验室的射电天文学家，也是LCRT小组的成员。 “有了一个距离地球足够远的射电望远镜，我们就可以追踪导致第一批恒星形成的过程，甚至可以找到暗物质本质的线索。”

月亮的表面覆盖着陨石坑，自然的凹陷可以为射电望远镜皿提供支撑结构。 如该图所示，Doxel推车可以将金属丝网固定在喷嘴的边缘。 图片来源：弗拉基米尔·沃斯汀斯基（Vladimir Vostiansky）

地球上的射电望远镜无法探索这个神秘的时期，因为那时的长波无线电波被我们大气上部（称为电离层）的一层离子和电子反射。 我们嘈杂的文明中随机产生的无线电发射也会干扰射电天文学，从而淹没最弱的信号。

但是在月球的另一端，没有大气层可以反射这些信号，而月球本身将阻止地球的无线电震颤。 月球的远端可能是对早期宇宙进行空前研究的主要药物。

地球上的射电望远镜看不到约33英尺的宇宙无线电波 [10 meters] Saptarchi Bandiupadhyay，机器人技术专家 喷气推进实验室 LCRT项目的首席研究员。 “但是以前在月球上建造无线电天线的想法是资源密集和复杂的，因此我们不得不发明一些不同的东西。”

用机器人建造望远镜

为了对较长的无线电波长敏感，LCRT必须很大。 这个想法是要在宽度超过2英里（3公里）的环形山中创建一个宽度超过半英里（1公里）的天线。 地球上最大的单板射电望远镜-例如，中国1600英尺（500米）五百米孔径球面望远镜（FAST）和1000英尺宽的球面望远镜（宽305米）目前无法运作。 波多黎各的阿雷西博天文台建在-自然的碗状凹陷内，以提供支撑结构。

可以用陨石坑内的铁丝盘建造概念射电望远镜。 在此图示中，可以看到接收器通过锚固在枪口边缘的电缆系统悬挂在碟子上方。 图片来源：弗拉基米尔·沃斯汀斯基（Vladimir Vostiansky）

这类射电望远镜使用数千个反射板悬挂在凹陷内，使碟子的整个表面反射无线电波。 然后，接收器通过电缆系统悬挂在培养皿上方的焦点处，并由围绕培养皿周边的塔架锚定，以测量从下方弯曲表面反射的无线电波。 但是，尽管FAST具有大小和复杂性，但即使它对14英尺（4.3米）以上的无线电波长也不敏感。

Bandiopadhyay和他的工程师，机器人科学家以及喷气推进实验室的科学家团队将这类射电望远镜浓缩为最简单的形式。 他们的概念消除了将重物运送到月球的需要，并使用机器人使建造过程自动化。 LCRT不会使用成千上万的反射板来聚焦入射的无线电波，而是由孔中心的细金属丝网构造而成。 一架航天器将连接电网，另一架着陆器将在几天或几周内存放DuAxel流浪者以建造该盘。

DuAxel是JPL中开发的一种自动化概念，由两辆单轴旅行车（称为Axel）组成，它们可以彼此分开但仍通过绳索保持连接。 一半将作为坑的边缘的锚点，其余部分则作为建筑的锚点。

JPL的机器人技术专家，LCRT和DuAxel项目团队的成员Patrick McGarry说：“ DuAxel解决了与在月球陨石坑内悬挂这么大天线相关的许多问题。” “ Axel流浪者在连接到电线时会穿透到弹坑中，挤压电线，并抬高电线以悬挂天线。”

识别挑战

为了使该项目更上一层楼，他们将使用NIAC的第二阶段资金来提高望远镜的功能和各种任务方法，同时确定沿途的挑战。

团队在此阶段面临的最大挑战之一是有线网络设计。 为了保持抛物线形状和线之间的精确间距，网格必须坚固且柔韧，并且重量轻到足以移动。 栅格还必须能够承受月球表面狂野温度的变化-从负280度开始 华氏温度 （负173度 摄氏温度）最高260°F（127°C）-不会扭曲或损坏。

另一个挑战是确定Doxl化合物应完全自动化还是在决策过程中涉及人为因素。 DuAxels建筑物还可以补充其他建筑物技术吗？ 例如，在月球表面发射鱼叉可能会更好地稳定LCRT网络，从而需要更少的机器人。

同样，虽然目前月球的另一端是“无线电安静的”，但将来可能会改变。 毕竟，中国航天局目前的任务是探索月球的另一端，而月球表面的进一步发展可能会影响潜在的射电天文学项目。

在接下来的两年中，LCRT团队还将努力确定其他挑战和问题。 如果成功，则可以选择它们进行进一步开发，这是一个启发Bandyopadhyay的迭代过程。

他说：“这一概念的发展可能会在此过程中取得一些重大突破，特别是在部署技术和使用机器人在地球外部建造巨型结构方面。” “我很高兴与这个多元化的专家团队合作，他们启发世界思考可以对我们所居住的宇宙进行开创性发现的伟大构想。”

NIAC由美国国家航空航天局（NASA）的太空技术任务局资助，该局负责开发该机构所需的新的综合技术和能力。