Бог як на долоні. Учені планують будувати телескопи на зворотному боці Місяця

Ми повертаємося на Місяць

Дослідження Місяця переживає ренесанс. Десятки місій, організованих кількома космічними агентствами і все частіше комерційними компаніями, збираються відвідати Місяць до кінця цього десятиліття.

Це відкриває широкі перспективи для практичного використання земного супутника, міркує американський астроном Ієн Кроуфорд у своїй оглядовій статті на порталі The Conversation.

Істотна частина цих місій не передбачає висадки людини на Місяці. У більшості з них будуть задіяні невеличкі роботизовані космічні апарати.

Однак масштабна і вельми амбітна програма NASA під назвою Artemis націлена на повернення людини на місячну поверхню до кінця поточного десятиліття.

У цієї активності є різні причини, включно з геополітичним позиціонуванням і пошуком місячних ресурсів, як-от водяний лід на місячних полюсах, який можна видобувати і перетворювати на водневе і кисневе паливо для ракет.

Однак наука також, безсумнівно, стане головним бенефіціаром, вважає Кроуфорд. Зокрема, астрономія.

У чому переваги Місяця для астрономії

Кілька видів астрономії отримають найбільшу вигоду, якщо ми почнемо використовувати зворотний бік Місяця для розміщення обладнання.

Насамперед це радіоастрономія, для якої завжди звернений від Землі дальній бік Місяця дуже зручний.

Адже розміщене там обладнання буде захищене від радіосигналів, згенерованих людьми на Землі.

Під час місячної ночі вона також захищена від сонячних променів.

Ці характеристики роблять її, імовірно, «найрадіоспокійнішим» місцем в усій Сонячній системі, оскільки жодна інша планета або місяць не має боку, постійно оберненого в бік від Землі.

Що дасть змогу відкрити радіоастрономії за допомогою обладнання на зворотному боці Місяця?

Для початку варто нагадати, що радіохвилі є однією з форм електромагнітної енергії, як, наприклад, інфрачервоні, ультрафіолетові та видимі світлові хвилі. Вони відрізняються довжиною хвилі в електромагнітному спектрі.

Виникнення Всесвіту

І на поточний момент цілий спектр досліджень таких хвиль для нас закритий. Адже радіохвилі з довжиною хвилі понад 15 м блокує іоносфера Землі.

Але радіохвилі з такими довжинами хвиль досягають поверхні Місяця безперешкодно.

Для астрономії це остання недосліджена область електромагнітного спектра, і її найкраще вивчати з дальнього боку Місяця.

Тим часом цей спектр може мати фундаментальне значення для дослідження історії Всесвіту та вивчення його структури.

Саме ці довжини хвиль унікально підходять для вивчення структури раннього Всесвіту, особливо космічних «темних віків» — епохи до утворення перших галактик.

Сигнали від інших зірок

Ще одне потенційне застосування дальньої радіоастрономії — спроба виявити радіохвилі від заряджених частинок, захоплених магнітними полями — магнітосферами — планет, що обертаються навколо інших зірок.

Це допоможе оцінити, наскільки ці екзопланети здатні прийняти життя. Радіохвилі від магнітосфер екзопланет, імовірно, матимуть довжину хвилі понад 100 м, тому для їхнього виявлення потрібне радіоспокійне середовище в космосі.

Знову ж таки, дальній бік Місяця буде найкращим місцем.

Аналогічний аргумент можна навести і для спроб виявити сигнали від розумних інопланетян. Крім того, відкриваючи недосліджену частину радіочастотного спектра, є можливість випадково виявити нові явища.

Користь глибоких кратерів для інфрачервоної астрономії

Однак, окрім радіосигналів Місяць надає можливості і для інших видів астрономії.

На сьогодні ми зобов’язані істотною кількістю відкриттів у галузі астрономії оптичним та інфрачервоним телескопам, що працюють у вільному просторі, такими, як Hubble і телескоп Джеймса Вебба.

Однак стабільність місячної поверхні може дати переваги для цих типів інструментів. Можливо, ідеться про більшу деталізацію знімків. Цю теорію ще належить перевірити.

Але крім стабільності є ще й питання щодо температури.

Телескопи, що спостерігають за Всесвітом в інфрачервоному діапазоні хвиль, дуже чутливі до тепла, і тому мають працювати за низьких температур. Телескоп Джеймса Вебба, наприклад, потребує величезного щита для захисту від сонячних променів. Якщо цей щит вийде з ладу, обладнання телескопа опиниться під загрозою.

Тим часом на місячних полюсах є кратери, куди не потрапляє сонячне світло. Природний обід кратера міг би забезпечити щит, аналогічний тому, що є на Веббі, безкоштовно.

Але і це ще не все.

Є додатковий аргумент на користь того, що Місяць може стати майбутнім інфрачервоної астрономії.

Завдяки слабкій гравітації на поверхні Місяця можна побудувати значно більший телескоп, ніж ті, що ми зараз збираємо на Землі.

Що може перешкодити астрономам освоїти зворотний бік Місяця?

Для радіоастрономів дальній бік Місяця може стати останнім незайманим прихистком у Сонячній системі, констатує Девід Кастельвеккі, оглядач Scientific American.

За його словами, планета Земля — і весь створений людиною електромагнітний шум, який вона вивергає в космос, — постійно залишається за горизонтом, тому будь-які радіообсерваторії, розташовані там, могли б вільно спостерігати за космосом без перешкод.

Але майбутній бум в освоєнні Місяця може поставити це під загрозу.

У найближчі десять років або близько того Місяць стане ціллю сотень орбітальних і посадкових апаратів, кожен із яких може створювати радіоперешкоди.

«Це, імовірно, найрадіоспокійніше місце в Сонячній системі, і ми повинні це зберегти», — вважає Марк Кляйн Вольт, астроном з Університету Радбоуда в Неймегені (Нідерланди).

На астрономів чекає нелегка боротьба. Ті самі технологічні досягнення, які обіцяють зробити Місяць доступнішим для їхніх експериментів, також зроблять середовище переповненішим. У найближче десятиліття очікується понад 250 польотів на Місяць від космічних агентств США, Європи, Росії, Південної Кореї, Китаю, Японії, Індії, Канади й Об'єднаних Арабських Еміратів, а також безлічі приватних компаній. За даними Northern Sky Research, консалтингової компанії з Кембриджа, штат Массачусетс, це дасть змогу створити «місячну економіку» вартістю 100 мільярдів доларів США. Існують також плани щодо встановлення місячної супутникової навігаційної системи, яка може стати джерелом шуму.

Астрономи побоюються, що масштабна експансія на Місяць може позбавити нас дивовижних відкриттів про будову Всесвіту.

Аланна Кроліковскі, політологиня з Міссурійського університету науки і технології в Роллі, вважає, що дослідники повинні домагатися укладення міжнародних договорів для захисту Місяця.

«Зараз повсюдно визнається, що нам необхідне управління для майбутньої місячної колонізації», — каже вона.

На поточний момент у нас є Artemis Accords, міжнародна угода, ініційована NASA, яка покликана допомогти космічним агентствам різних країн уникнути зриву місій одне одного.

Але ця угода розроблена здебільшого для задоволення потреб країн, які її підписали.

Найкращим способом регулювання Місяця могли б стати правила, розроблені Комітетом ООН із використання космічного простору в мирних цілях, каже Кроліковскі. «Проміжок часу, у який ми ще можемо встигнути зробити це, вельми невеликий, і він скорочується», — підсумовує вона.