Бог как на ладони. Ученые планируют строить телескопы на обратной стороне Луны

Мы возвращаемся на Луну

Исследование Луны переживает ренессанс. Десятки миссий, организованных несколькими космическими агентствами и все чаще коммерческими компаниями, собираются посетить Луну к концу этого десятилетия.

Это открывает широкие перспективы для практического использования земного спутнику, рассуждает американский астроном Иен Кроуфорд в своей обзорной статье на портале The Conversation.

Существенная часть этих миссий не предполагает высадки человека на Луне. В большинстве из них будут задействованы небольшие роботизированные космические аппараты.

Однако масштабная и весьма амбициозная программа NASAпод названием Artemis нацелена на возвращение человека на лунную поверхность к концу текущегоо десятилетия.

У этой активности есть разные причины, включая геополитическое позиционирование и поиск лунных ресурсов, таких как водяной лед на лунных полюсах, который можно добывать и превращать в водородное и кислородное топливо для ракет.

Однако наука также, несомненно, станет главным бенефициаром, считает Кроуфорд. В частности, астрономия.

В чем преимущества Луны для астрономии

Несколько видов астрономии получат наибольшую выгоду, если мы начнем использовать обратную сторону Луны для размещения оборудования.

В первую очередь, это радиоастрономия, для которой всегда обращенная в сторону от Земли дальняя сторона Луны очень удобна.

Ведь размещенное там оборудование будет защищено от радиосигналов, генерируемых людьми на Земле.

Во время лунной ночи она также защищена от солнечных лучей.

Эти характеристики делают ее, вероятно, самым «радиоспокойным» местом во всей Солнечной системе, поскольку ни у одной другой планеты или луны нет стороны, постоянно обращенной в сторону от Земли.

Что позволит открыть радиоастрономии с помощью оборудования на обратной стороне Луны?

Для начала стоит напомнить, что радиоволны являются одной из форм электромагнитной энергии, как, например, инфракрасные, ультрафиолетовые и видимые световые волны. Они отличаются длиной волны в электромагнитном спектре.

Возникновение Вселенной

И на текущий момент целый спектр исследований таких волн для нас закрыт. Ведь радиоволны с длиной волны более 15 м блокируются ионосферой Земли.

Но радиоволны с такими длинами волн достигают поверхности Луны беспрепятственно.

Для астрономии это последняя неисследованная область электромагнитного спектра, и ее лучше всего изучать с дальней стороны Луны.

Между тем, этот спектр может иметь фундаментальное значение для исследования истории Вселенной и изучения ее структуры.

Именно эти длины волн уникально подходят для изучения структуры ранней Вселенной, особенно космических «темных веков» — эпохи до образования первых галактик.

Сигналы от других звезд

Еще одно потенциальное применение дальней радиоастрономии — попытка обнаружить радиоволны от заряженных частиц, захваченных магнитными полями — магнитосферами — планет, вращающихся вокруг других звезд.

Это поможет оценить, насколько эти экзопланеты способны принять жизнь. Радиоволны от магнитосфер экзопланет, вероятно, будут иметь длину волны более 100 м, поэтому для их обнаружения потребуется радиоспокойная среда в космосе.

Опять же, дальняя сторона Луны будет наилучшим местом.

Аналогичный аргумент можно привести и для попыток обнаружить сигналы от разумных инопланетян. Кроме того, открывая неисследованную часть радиочастотного спектра, есть возможность случайно обнаружить новые явления.

Польза глубоких кратеров для инфракрасной астрономии

Однако, кроме радиосигналов Луна предоставляет возможности и для других видов астрономии.

На сегодняшний день мы обязаны существенным количеством открытий в области астрономии оптическим и инфракрасным телескопам, работающими в свободном пространстве, такими как Hubble и телескоп Джеймса Уэбба.

Однако стабильность лунной поверхности может дать преимущества для этих типов инструментов. Возможно, речь идет о большей детализации снимков. Эту теорию еще предстоит проверить.

Но кроме стабильность есть еще и вопрос температуры.

Телескопы, наблюдающие за Вселенной в инфракрасном диапазоне волн, очень чувствительны к теплу и поэтому должны работать при низких температурах. Телескоп Джеймса Уэбба, например, нуждается в огромном щите для защиты от солнечных лучей. Если этот щит выйдет из строя, оборудование телескопа окажется под угрозой.

Между тем на лунных полюсах есть кратеры, в которые не попадает солнечный свет. Естественный обод кратера мог бы обеспечить щит, аналогичный тому, что есть на Уэббе, бесплатно.

Но и это еще не все.

Есть дополнительный аргумент в пользу того, что Луна может стать будущим инфракрасной астрономии.

Благодаря слабой гравитации на поверхности Луны можно построить значительно более крупный телескоп, чем те, что мы сейчас собираем на Земле.

Что может помешать астрономам освоить обратную сторону Луны?

Для радиоастрономов дальняя сторона Луны может стать последним нетронутым убежищем в Солнечной системе, констатирует Дэвид Кастельвекки, обозреватель Scientific American.

По его словам, планета Земля — и весь созданный человеком электромагнитный шум, который она извергает в космос, — постоянно остается за горизонтом, поэтому любые радиообсерватории, расположенные там, могли бы свободно наблюдать за космосом без помех.

Но предстоящий бум в освоении Луны может поставить это под угрозу.

В ближайшие десять лет или около того Луна станет целью сотен орбитальных и посадочных аппаратов, каждый из которых может создавать радиопомехи.

«Это, вероятно, самое радиоспокойное место в Солнечной системе, и мы должны это сохранить», — считает Марк Кляйн Вольт, астроном из Университета Радбоуда в Неймегене (Нидерланды).

Астрономам предстоит нелегкая борьба. Те же технологические достижения, которые обещают сделать Луну более доступной для их экспериментов, также сделают среду более переполненной. В ближайшее десятилетие ожидается более 250 полетов на Луну от космических агентств США, Европы, России, Южной Кореи, Китая, Японии, Индии, Канады и Объединенных Арабских Эмиратов, а также множества частных компаний. По данным Northern Sky Research, консалтинговой компании из Кембриджа, штат Массачусетс, это позволит создать «лунную экономику» стоимостью 100 миллиардов долларов США. Существуют также планы по установке лунной спутниковой навигационной системы, которая может стать источником шума.

Астрономы опасаются, что масштабная экспансия на Луну может лишить нас удивительных открытий об устройстве Вселенной.

Аланна Кроликовски, политолог из Миссурийского университета науки и технологии в Ролле, считает, что исследователи должны добиваться заключения международных договоров для защиты Луны.

«Сейчас повсеместно признается, что нам необходимо управление для предстоящего лунной колонизации», — говорит она.

На текущий момент у нас есть Artemis Accords, международное соглашение, инициированное NASA, которое призвано помочь космическим агентствам разных стран избежать срыва миссий друг друга.

Но это соглашение разработано в основном для удовлетворения потребностей стран, подписавших его.

Лучшим способом регулирования Луны могли бы стать правила, разработанные Комитетом ООН по использованию космического пространства в мирных целях, говорит Кроликовски. «Промежуток времени, в который мы еще можем успеть сделать это, весьма невелик, и он сокращается», — заключает она.