Лунная форточка во вселенную. новая статья зеленого кота.

      Комментарии к записи Лунная форточка во вселенную. новая статья зеленого кота. отключены

Лунная форточка во вселенную. новая статья зеленого кота.

В беседе с астрофизиком Юрием Ковалевым (ФИАН) о перспективах и достижениях проекта “РадиоАстрон” мы коснулись темы Луны. Выяснилось, она обещает радиоастрономии новые возможности, каковые разрешат посмотреть в том направлении, куда не наблюдал еще никто. К дискуссии пользы лунной программы для радиоастрономии присоединились Леонид Гурвиц из объединенного университета РСДБ в Европе (Joint institute for VLBI in Europe) и Михаил Могилевский из ИКИ РАН.
Заведующий лаборатории внегалактической радиоастрономии Астрокосмического центра Физического университета имени П. Н. Лебедева РАН Юрий Ковалев

– Как вы относитесь к идее строительства базы на Луне?

– В случае если кратко, то строить на Луне радиообсерваторию нужно, но идти на Луну лишь для этого несерьезно – через чур дорого. Но в случае если будет принято стратегическое ответ, что Российская Федерация сооружает лунную базу, сообщу: не поставить на Луне длинноволновый радиотелескоп – правонарушение. Сверхдлинноволновый диапазон – это единственное окно электромагнитного спектра, которое до сих пор не открыто.

Сверхдлинные волны из космоса на Землю не проходят, они отражаются от ионосферы, соответственно, нужно ставить телескоп за пределами Почвы. Возможно ставить free flyer на спутник, возможно ставить на Луне. В принципе, на Луне подороже будет.

Иначе, в случае если в том месте база уже имеется, то поставить телескоп, что отработает в течении весьма продолжительного времени, возможно и необходимо.

– А из-за чего на спутники не ставят?

– На спутники возможно ставить, но вы осознаёте, что мы говорим про большое количество и большие размеры приемников излучения. Протяженность волны порядка двадцати метров. И какое количество тот спутник проживет? Одновременно с этим телескоп на Луне кроме того обслуживать очень не нужно. Легко “разбросать” проволоку по поверхности.

Из-за чего Луна? Неприятность не только в том, дабы поставить на спутник, а в том, что нам необходимо защититься от помех Почвы – она весьма тёплая в этом диапазоне.

– Другими словами необходимо строить на обратной стороне?

– Да, Луна тут рассматривается как защита сверхдлинноволнового радиотелескопа от излучения Почвы. Он обязан ставиться или на обратной стороне, или в кратеры на полюсах. Конечно, будет задача передать эти на Землю.

Если вы ставите на обратной стороне Луны, вам нужен ретранслятор, и вероятнее это будет спутник. В случае если ставите на полюсах, то возможно поставить ретранслятор на краю кратера. Варианты обсуждаются, включая реализацию телескопа на спутнике, летающем около Луны.

Тогда часть времени телескоп закрыт Луной от Земли и проводит наблюдения. И в то время, когда раскрывается, сбрасывает эти на Землю.

До тех пор пока это обсуждается на уровне идей, каковые необходимо продумать и отработать. Это последнее оставшееся неоткрытым окно электромагнитного спектра в изучении Вселенной.

Пара слов про вероятные научные задачи. Начнем с изучения так называемой эры вторичной ионизации. Это еще одна потенциальная Нобелевская премия, в результате которой длинноволновая радиоастрономия последние годы взяла сильнейший толчок в интересе и развитии мирового сообщества. Изучение излучения водорода с различных космологических расстояний во Вселенной разрешает выстроить трехмерную карту Вселенной в линии нейтрального водорода.

Чем дальше находится водород, тем, соответственно, дольше волна. По значению для космологии это сравнимо с реликтовым излучением.

Космический телескоп ESA Planck и его карта реликтового излучения.

LOFAR, SKA и другие проекты занимаются изучением эры вторичной ионизации и картографированием нейтрального водорода на более маленьких волнах. Под эту задачу будет кроме этого полезно иметь сверхдлинноволновый радиотелескоп.

Не забудем, что каждое новое окно в электромагнитном спектре приносило собственные сюрпризы – результаты, каковые нереально угадать заблаговременно. Надеюсь, обсуждаемая нами последняя “форточка” не окажется исключением.

– Вы упомянули лунный спутник. Для меня эта тема близка. Как вы вычисляете, в масштабах микроспутника возможно ли реализовать хотя бы прототип для того чтобы телескопа?

– В случае если ваш лунный микроспутник может вывести наружу какой-то диполь либо более умную измерительную совокупность, это было бы возможно полезно. Ответственный вопрос – как внутренние помехи аппарата помешают работе телескопа. Требуется анализ.

– Мы подумаем, внезапно что и окажется сделать. Благодарю!
_____________________________________________________

Начальник отделения космических изучений Joint institute for VLBI in Europe
Леонид Гурвиц.

– Нужное для микроволновой радиоастрономии оборудование относительно легко. Радиоастрономический приемник для частот этого диапазона (частоты ниже 10-15 мегагерц) может спаять школьник-радиолюбитель. Это достаточно дешево.

А количество информации, грубо говоря, пропорционален несущей частоте. Поток данных относительно небольшой, современная цифровая совокупность справится. Антенные совокупности, не обращая внимания на собственные размеры – большие – весьма несложны.

Это смогут быть легко провода, разложенные по поверхности.

– А какой они должны быть длины?

– Юрий Ковалев уже упоминал: протяженность волны порядка 20 метров, вот и размер антенны должен быть не меньше. Одновременно с этим существуют новейшие технологии, разрешающие сделать антенну большое количество меньше. К примеру, мобильные телефоны трудятся на длине волны 20 см, не смотря на то, что антенн таких размеров не несут. У них антенны активные, и такие же разработки смогут использоваться в космосе.

Но для лунной поверхности она, может, и не нужна, размотать по поверхности Луны либо кроме того в открытом космосе, катушку с весьма узким проводом будет очень просто. Принципиальной отличия между поверхностью и спутником в этом нет.

Спутник удачнее вследствие того что посадка на поверхность Луны какой угодно нужной нагрузки – дело сложное и дорогое. У Луны имеется основное преимущество – это защита от антропогенных помех. Спутник на низкой орбите около Луны на определенной части собственной орбиты затеняется Луной от Земли, и это возможно применять. Исходя из этого спутник дешевле, чем стационарная лунная обсерватория.

Иначе, раз уж мы полетим осваивать Луну, эта работа потребует доставки тысячь киллограм грузов, добавить к ним пара десятков килограммов нужной нагрузки для радиоастрономии будет очень просто. А эффект будет большой. Я думаю в сверхдлинноволновой радиоастрономии запрятаны одна-две Нобелевских премии.

Это уже фактически закон: в случае если какой-то параметр исследовательской установки улучшается на порядок либо порядки величины, либо начинается работа в совсем новой, неосвоенной области, то гарантированно будут открытия, каковые тяжело угадать. Это полностью относится к нашей теме.

В случае если пилотируемые полеты на Луну будут, а они определенно будут, то будет непростительно не применять эту возможность чтобы развернуть в том месте сверхдлинноволновый радиотелескоп. Так что в будущей лунной программе радиоастрономия будет попутным пассажиром, а в открытом космосе возможно создавать независимую обсерваторию.

Научная мотивация та же самая, но преимущество спутника в том, что возможно создать целый рой микроспутников, в котором любой аппарат несет на себе один антенный элемент, простой, легкий. Данный рой спутников возможно поместить где-нибудь или в тени Луны, к примеру, в точке Лагранжа-2 совокупности Земля-Луна. Эта точка находится за Луной, в том месте спутники будут защищены от антропогенных помех. Размещение в данной точке имеет последовательность ограничений.

Точка – это такая совершенная позиция, в действительности спутник в данной точке совершает т.н. “фигуры Лиссажу”, и только на некоторых этапах собственного перемещения оказывается в тени Луны.

Возможно расположить данный рой и на низкой окололунной орбите. Тогда данный рой какую-то часть собственной орбиты будет проводить в конусе затенения Почвы. Такие варианты рассматриваются, конкретный проект на данный момент разрабатывается в Китае. Возможно поразмыслить о том, дабы сверхдлинноволновую обсерваторию запустить куда-то очень на большом растоянии. Так на большом растоянии, что антропогенные помехи от Почвы будут незначительны в силу расстояния.

Но нужно довольно далеко улететь. Не забывайте, в заставке фильма “Контакт” космический аппарат улетает от Почвы, и сперва около него большое количество помех, позже он удаляется все дальше, и на распространение сигнала требуется больше времени. Наконец они перехватывают первую телетрансляцию с берлинской Олимпиады 1936 года, позже тишина и – первые радиосигналы.

Так вот, тишина наступает из-за двух факторов: во-первых, они улетели так на большом растоянии, что фактически во времени переместились, а во-вторых, отражается фактор расстояния. Расстояние отражается пропорционально квадрату в знаменателе. Другими словами если вы удалились вдесятеро, то по интенсивности помеха уменьшилась в сто раз. Удалившись вдесятеро дальше Луны, мы уменьшим помехи в сто раз.

Удалимся в сто раз – уменьшим помехи в десять тысяч.

Соответственно, у нас имеется три метода: на поверхности обратной стороны Луны, на окололунном спутнике либо совсем на большом растоянии. Варианта отлета совсем на большом растоянии в настоящей проработке на данный момент нет. А вариант на Луне и на окололунном спутнике имеется. Этим занимаются китайские сотрудники в рамках программы Chang’e.

В Российской Федерации лунная программа на данный момент также оживает, имеется проекты “Луны-25”, -26, -27, -28… К сожалению, пока ни на одном из этих аппаратов нет нужной нагрузки для сверхдлинноволновой радиоастрономии. Это достойно сожаления, потому, что это разрешило бы «срезать угол» в гонке за открытиями в этом диапазоне. По технологии и по затратам это относительно несложно. Выстроить таковой сверхдлинноволновой радиотелескоп много-много дешевле, чем “Радиоастрон” либо другие из серии “Спектр”.

Нужная нагрузка несложная, недорогая, но гарантированно принесет большие открытия.

В случае если сказать о тестовом спутнике, что подошел бы для отечественных целей, то хватило бы аппарата массой пара килограммов. Мы разрабатывали антенну, которая подходит для отечественных целей, которая не диполь, а триполь. Это симбиоз активной антенны и обычного диполя с усилителем, аналого-цифровым преобразователем, совокупностью передачи и обработки тянула на пара килограмм. Габариты получались как у маленького фотоштатива.

В случае если такую штуку выбросить на окололунной орбите, то она способна в том месте самостоятельно функционировать.

Вам известна китайская организация Харбинский технологический университет? Они трудятся деятельно с CNSA по похожему проекту, и они это пробуют засунуть в программу Chang’e. Помимо этого, в рамках программы светло синий’e ведется разработка антенн на двух аппаратах Chang’e.

Одна антенна на спутнике-ретрансляторе, а вторая на посадочной ступени, садящийся на обратную сторону Луны.

Иллюстрация: chinaspaceflight.com.

Рассматривается возможность поставить на оба аппарата сверхдлинноволновую нужную нагрузку. Тогда у них окажется радиоинтерферометр со сверхдлинными базами, подобный “РадиоАстрону”, лишь в сверхдлинноволновом диапазоне. Китай планирует располагать ретранслятор именно в точке Лагранжа-2 совокупности Земля-Луна с недостатками и известными преимуществами данной точки, о чем мы уже говорили.

Эта работа уже идет.

Благодарю за помощь в подготовке материала заведующего лабораторией физики магнитосферных процессов Университета космических изучений РАН Михаила Могилевского.

zelenyikot

Кот напал на хозяина


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: