月球科學正進入一個新的活躍階段 _月球

直觀機器的有效載荷將包含ROLSES的材料，以插圖形式顯示在月球表面。直覺機器公司。
據對話（杰克·伯恩斯）：自1972年以來，美國國家航空航天局首次計劃于2024年在月球上進行科學實驗。由于新技術和公私伙伴關系，這些項目將開辟科學可能性的新領域。作為今年啟動的幾個項目的一部分，包括我在內的科學家團隊將從南極和月球的遠端進行射電天文學研究。
美國國家航空航天局的商業月球有效載荷服務項目，或稱CLPS，將使用無人著陸器進行美國國家航空航天局50多年來的首次月球科學實驗。CLPS計劃不同于以往的太空計劃。商業公司將通過公私合作的方式來完成這一項目，而不是由美國國家航空航天局建造著陸器并運營該項目。美國國家航空航天局確定了十幾家公司作為登月飛船的供應商。
美國國家航空航天局購買了這些著陸器上的空間，供科學有效載荷飛往月球，這些公司設計、制造著陸器并為其提供保險，同時與火箭公司簽訂發射合同。與過去不同的是，美國國家航空航天局是客戶之一，而不是唯一的驅動力。
CLPS發射
首批兩個CLPS有效載荷計劃在2024年前兩個月發射。還有1月8日發射的Astrobotics有效載荷，它在經歷了燃料問題后縮短了前往月球的旅程。接下來是直覺機器有效載荷，計劃于2月中旬發射。美國國家航空航天局還計劃在未來幾年每年進行幾次額外的著陸——大約每年兩到三次。
我是一名射電天文學家，也是美國國家航空航天局羅爾斯計劃的合作研究員，該計劃也被稱為月球表面光電子鞘層的無線電波觀測。ROLSES由美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心建造，由Natchimuthuk Gopalswamy領導。
ROLSES儀器將于2月份推出直觀的機器。在羅爾斯與另一項計劃于兩年后在月球遠端執行的任務“LuSEE-Night”之間，我們的團隊將在2026年前讓美國國家航空航天局的首批兩臺射電望遠鏡登陸月球。
月球上的射電望遠鏡
月球——尤其是月球的遠端——是進行射電天文學和研究來自太陽和銀河系等外星物體信號的理想場所。在地球上，包含地球磁場的電離層會扭曲和吸收調頻波段以下的無線電信號。這些信號可能會被擾亂，甚至可能無法到達地球表面。
在地球上，也有電視信號、衛星廣播和國防雷達系統產生噪音。為了進行更高靈敏度的觀測，你必須遠離地球進入太空。
科學家稱月球為潮汐鎖定。月球的一面總是面向地球，即“月球上的人”的一面，而另一面，即遙遠的一面，總是背向地球。月球沒有電離層，地球和月球遠端之間有大約2000英里的巖石，沒有干擾。這是無線電靜默。
在2024年2月發射的第一次ROLSES任務中，我們將收集月球南極附近環境條件的數據。在月球表面，太陽風直接撞擊月球表面并產生一種帶電氣體，稱為等離子體。電子脫離帶負電荷的表面，形成高度電離的氣體。
地球上不會發生這種情況，因為磁場會使太陽風發生偏轉。但是月球上沒有全球磁場。有了像羅爾斯這樣的低頻射電望遠鏡，我們將能夠首次測量等離子體，這可能有助于科學家找到如何在月球上確保宇航員安全的方法。
當宇航員在月球表面行走時，他們會帶走不同的電荷。這就像穿著襪子走過地毯一樣——當你伸手去拿門把手時，你的手指可能會擦出火花。帶電氣體在月球上也會發生同樣的放電現象，但對宇航員的潛在危害更大。
太陽和系外行星無線電發射
我們的團隊也將使用羅爾斯觀察太陽。太陽表面釋放沖擊波，發出高能粒子和低無線電頻率發射。我們將使用射電望遠鏡測量這些輻射，并觀察太陽風中沖擊波產生的低頻無線電波爆發。
我們還將從月球表面檢查地球，并使用該過程作為模板來查看可能在其他恒星系統中孕育生命的系外行星的無線電發射。
磁場對生命來說很重要，因為它們保護行星表面免受太陽風/恒星風的影響。

LuSEE-Night展示了它的四個天線，可以探測無線電波。鳴謝:螢火蟲航空航天
未來，我們的團隊希望在月球的遠端使用專門的天線陣列來觀察附近已知有系外行星的恒星系統。如果我們探測到來自地球的同類無線電發射，這將告訴我們地球有磁場。我們可以測量磁場的強度，以確定它是否足以保護生命。
月球宇宙學
夜間月球表面電磁實驗（LuSEE-Night）將于2026年初飛往月球的遠端。LuSEE-Night標志著科學家首次嘗試在月球上進行宇宙學研究。
LuSEE-Night是美國國家航空航天局和能源部之間的一次新穎合作。數據將通過由歐洲航天局資助的月球軌道通信衛星“月球探路者”發回地球。
由于月球的遠端是獨特的無線電寧靜區，因此是進行宇宙學觀測的最佳地點。在每14天一次的兩周月夜期間，沒有來自太陽的輻射，也沒有電離層。
我們希望研究早期宇宙中未被探索的部分，即黑暗時代。黑暗時代指的是宇宙中第一批恒星和星系形成之前和之后，這超出了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的研究范圍。
在黑暗時代，宇宙不到1億歲——今天宇宙已經有137億歲了。黑暗時代的宇宙充滿了氫。氫以低無線電頻率在宇宙中輻射，當新的恒星啟動時，它們會電離氫，在光譜中產生無線電信號。我們的團隊希望測量該信號，并了解宇宙中最早的恒星和星系是如何形成的。
在宇宙中最后一個未被探索的宇宙時期，我們還可以研究許多潛在的新物理學。我們將研究暗物質和早期暗能量的性質，并在一個未探索的時代測試我們的物理學和宇宙學基本模型。
這個過程將從2026年的LuSEE-Night任務開始，這既是一項基礎物理實驗，也是一項宇宙學實驗。