計(jì)劃于2025年發(fā)射的在月球上安裝射電望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)

這導(dǎo)致宇宙對(duì)光變得透明，因此，我們今天的儀器可以看到。但是，看到第一批恒星和星系是如何在黑暗時(shí)代形成的，天文學(xué)家一直熱衷于研究這一時(shí)期，以便他們能夠從一開始就追蹤宇宙結(jié)構(gòu)的演化。

不幸的是，在此期間唯一的光源是大爆炸留下的遺物輻射，今天可見為宇宙微波背景（CMB），以及作為第一個(gè)中性氫原子形成并沉降到穩(wěn)定狀態(tài)（又名復(fù)合和解耦）的光子釋放。

這種光今天只可見為譜線由中性氫的能量狀態(tài)變化產(chǎn)生，也稱為21厘米線或“氫線”。

這條線無法從地球上測(cè)量，因?yàn)榇髿鈱釉诘孛鎯x器探測(cè)到這些無線電信號(hào)之前就吸收、折射和反射了它們。此外，任何在空間（和時(shí)間）中傳播這么遠(yuǎn)的無線電信號(hào)都會(huì)被我們的地面來源——電子設(shè)備、廣播塔、通信衛(wèi)星等——造成的無線電干擾所淹沒。

然而，月球有一個(gè)決定性的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗洚?dāng)盾牌，阻擋來自地球的無線電波。但在月球背面，條件是“無線電安靜”，沒有來自地面來源的干擾，這將使敏感的無線電天線能夠探測(cè)到這個(gè)古老時(shí)代的輻射。

最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，無線電天線將能夠在月球夜晚（持續(xù)兩周）收集數(shù)據(jù)，此時(shí)來自太陽的無線電波也不會(huì)造成干擾。

預(yù)計(jì)未來幾年將有幾次登月任務(wù)，已經(jīng)提出了建造月球無線電天文臺(tái)的多項(xiàng)建議。

正如伯克利實(shí)驗(yàn)室研究天線的博士后研究員Kaja Rotermund在最近的伯克利實(shí)驗(yàn)室中所說。新聞稿:

“如果你在月球的遠(yuǎn)端，你有一個(gè)原始的、無線電安靜的環(huán)境，你可以嘗試從黑暗時(shí)代探測(cè)到這個(gè)信號(hào)。LuSEE-Night是一項(xiàng)任務(wù)，顯示我們是否可以從我們從未去過的位置以及我們從未能夠觀察到的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行此類觀測(cè)。

LuSEE-Night項(xiàng)目是美國宇航局和能源部（DoE）之間的合作，合作伙伴來自勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（伯克利實(shí)驗(yàn)室），布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室，加州大學(xué)伯克利分校和明尼蘇達(dá)大學(xué)。

伯克利實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)目前正在建造實(shí)驗(yàn)的天線，該天線將監(jiān)聽黑暗時(shí)代發(fā)出的無線電波。該實(shí)驗(yàn)計(jì)劃于2025年向月球發(fā)射，屆時(shí)它將在月球環(huán)境中測(cè)試技術(shù)。

雖然月球射電天文臺(tái)將比地球設(shè)施具有許多優(yōu)勢(shì)，但由于極端條件，它們也將面臨重大挑戰(zhàn)。其中包括月球南極地區(qū)晝夜之間的極端溫度，連續(xù)持續(xù)兩周。

在月球白天，溫度可以高達(dá)120°C（250°F），然后在夜間降至-173°C（-280°F）的低點(diǎn)。由于月球背面永遠(yuǎn)不會(huì)面向地球，因此不可能直接通信，這意味著所有數(shù)據(jù)都必須通過中繼衛(wèi)星發(fā)送。伯克利實(shí)驗(yàn)室天線項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Aritoki Suzuki說：

“僅在月球背面著陸科學(xué)儀器的工程是一項(xiàng)巨大的成就。如果我們能夠證明這是可能的 - 我們可以到達(dá)那里，部署并在夜晚生存 - 這可以為社區(qū)和未來的實(shí)驗(yàn)開辟領(lǐng)域。

為了收集來自古代宇宙的無線電波，LuSEE-Night將依靠?jī)蓪?duì)天線，從尖端到尖端測(cè)量六米（~20英尺）。天線設(shè)計(jì)為盤繞起來，以安裝在所有側(cè)面僅一米（3.3英尺）的有效載荷整流罩內(nèi)。

一旦它到達(dá)月球表面，LuSEE-Night將使用彈簧加載的“固定器”將其展開到位。為了準(zhǔn)備運(yùn)輸系統(tǒng)，伯克利實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)從模擬和模型開始，然后開發(fā)了實(shí)驗(yàn)的1/100比例模型，并在實(shí)驗(yàn)室一棟建筑物的屋頂上進(jìn)行了測(cè)試。

伯克利實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)還在建造一個(gè)轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤將定期旋轉(zhuǎn)天線，以校正來自其他行星，星系的無線電噪聲，甚至是實(shí)驗(yàn)下方月球風(fēng)化層引起的變化。

該團(tuán)隊(duì)今年夏天完成了技術(shù)審查，現(xiàn)在正在與加州大學(xué)伯克利分?？臻g科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建造將前往月球的飛行模型。他們希望在 2024 年 1 月之前完成天線子系統(tǒng)，并與其其他組件集成。

完成的實(shí)驗(yàn)將于2025年啟動(dòng)螢火蟲航空航天作為美國宇航局的一部分商業(yè)月球有效載荷服務(wù)（華欽科技）計(jì)劃。