Die Mondforschung erlebt eine Renaissance. Dutzende von Missionen, organisiert von mehreren Raumfahrtagenturen – und zunehmend auch von kommerziellen Unternehmen – sollen bis zum Ende dieses Jahrzehnts den Mond besuchen. Bei den meisten davon handelt es sich um kleine Roboter-Raumschiffe, aber die NASA ist ehrgeizig Artemis-ProgrammZiel ist es, bis zur Mitte des Jahrzehnts wieder Menschen auf die Mondoberfläche zu bringen.

Für all diese Aktivitäten gibt es verschiedene Gründe, darunter geopolitisches Gehabe und die Suche nach Mondressourcen, sowie Wassereis an den Mondpolen, die extrahiert und in Wasserstoff- und Sauerstofftreibstoff für Raketen umgewandelt werden können. Aber auch die Wissenschaft wird sicherlich ein großer Nutznießer sein.

Der Mond hat uns noch viel zu erzählen über den Ursprung und die Entwicklung des Sonnensystems. Es hat auch einen wissenschaftlichen Wert als Plattform für beobachtende Astronomie.

Die mögliche Rolle der Astronomie auf dem natürlichen Erdtrabanten wurde auf einer diskutiert Treffen der Königlichen Gesellschaft früher in diesem Jahr. Das Treffen selbst war zum Teil durch den jetzt in Aussicht gestellten verbesserten Zugang zur Mondoberfläche ausgelöst worden.

Vorteile auf der anderen Seite

Mehrere Arten von Astronomie würden davon profitieren. Am offensichtlichsten ist die Radioastronomie, die von der Seite des Mondes aus durchgeführt werden kann, die immer von der Erde abgewandt ist – der anderen Seite.

Die Mondrückseite ist dauerhaft vor den von Menschen auf der Erde erzeugten Funksignalen abgeschirmt. Während der Mondnacht ist es auch vor der Sonne geschützt. Diese Eigenschaften machen es wahrscheinlich der „funkleiseste“ Ort im gesamten Sonnensystem denn kein anderer Planet oder Mond hat eine Seite, die dauerhaft von der Erde abgewandt ist. Es ist daher ideal für die Radioastronomie geeignet.

Radiowellen sind eine Form elektromagnetischer Energie – ebenso wie beispielsweise Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbare Lichtwellen. Sie zeichnen sich durch unterschiedliche Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum aus.

Radiowellen mit Wellenlängen von mehr als etwa 15 Metern werden von der Erde blockiert Ionosphäre. Aber Radiowellen dieser Wellenlängen erreichen die Mondoberfläche ungehindert. Für die Astronomie ist dies der letzte unerforschte Bereich des elektromagnetischen Spektrums und lässt sich am besten von der Mondrückseite aus untersuchen.

Beobachtungen des Kosmos bei diesen Wellenlängen fallen unter den Begriff „Niederfrequenz-Radioastronomie“. Diese Wellenlängen sind in einzigartiger Weise in der Lage, die Struktur des frühen Universums zu untersuchen, insbesondere den kosmischen „Dark Ages„– eine Ära vor der Entstehung der ersten Galaxien.

Zu dieser Zeit war die meiste Materie im Universum, mit Ausnahme des Mysteriösen Dunkle Materie, lag in Form neutraler Wasserstoffatome vor. Diese emittieren und absorbieren Strahlung mit einer charakteristischen Wellenlänge von 21 Zentimetern. Radioastronomen nutzen diese Eigenschaft seit den 1950er Jahren, um Wasserstoffwolken in unserer eigenen Galaxie – der Milchstraße – zu untersuchen.

Da sich das Universum ständig ausdehnt, wurde das 21-Zentimeter-Signal, das im frühen Universum von Wasserstoff erzeugt wurde, zu viel längeren Wellenlängen verschoben. Dadurch wird uns Wasserstoff aus dem kosmischen „dunklen Zeitalter“ mit Wellenlängen größer als 10 Meter erscheinen. Die Mondrückseite ist möglicherweise der einzige Ort, an dem wir dies untersuchen können.

Der Astronom Jack Burns lieferte eine gute Zusammenfassung des Einschlägigen wissenschaftlicher Hintergrund auf dem jüngsten Treffen der Royal Society und nannte die andere Seite des Mondes eine „unberührte, ruhige Plattform für die Durchführung von Niederfrequenzbeobachtungen des frühen Dunklen Zeitalters des Universums sowie des Weltraumwetters und der Magnetosphären im Zusammenhang mit bewohnbaren Exoplaneten“.

Signale von anderen Sternen

Wie Burns sagt, besteht eine weitere mögliche Anwendung der Radioastronomie auf der anderen Seite darin, Radiowellen von geladenen Teilchen zu erkennen, die in Magnetfeldern eingefangen werden.Magnetosphären– von Planeten, die andere Sterne umkreisen.

Dies würde helfen zu beurteilen, wie fähig diese Exoplaneten sind, Leben zu beherbergen. Radiowellen von Exoplaneten-Magnetosphären hätten wahrscheinlich Wellenlängen von mehr als 100 Metern und würden daher eine funkruhige Umgebung im Weltraum erfordern. Auch hier ist die andere Seite des Mondes der beste Standort.

A ähnliches Argument kann dafür gemacht werden versucht, Signale von intelligenten Außerirdischen zu erkennen. Und durch die Öffnung eines unerforschten Teils des Funkspektrums besteht auch die Möglichkeit, zufällige Entdeckungen neuer Phänomene zu machen.

Wir sollten einen Hinweis auf das Potenzial dieser Beobachtungen bei der NASA erhalten LuSEE-Nachtmission landet 2025 oder 2026 auf der Mondrückseite.

Kratertiefen

Der Mond bietet auch Möglichkeiten für andere Arten der Astronomie. Astronomen haben viel Erfahrung mit optischen und Infrarot-Teleskopen, die im freien Weltraum arbeiten, wie z Hubble Teleskop und JWST. Die Stabilität der Mondoberfläche könnte jedoch Vorteile für diese Art von Instrumenten mit sich bringen.

Darüber hinaus gibt es Krater an den Mondpolen, die kein Sonnenlicht erhalten. Teleskope, die das Universum im Infrarotbereich beobachten, sind sehr hitzeempfindlich und müssen daher bei niedrigen Temperaturen betrieben werden. JWST zum Beispiel braucht einen riesigen Sonnenschutz, um sich vor den Sonnenstrahlen zu schützen. Auf dem Mond könnte ein natürlicher Kraterrand diese Abschirmung kostenlos bieten.

Die geringe Schwerkraft des Mondes könnte dies ebenfalls ermöglichen Bau viel größerer Teleskope als es für frei fliegende Satelliten machbar ist. Diese Überlegungen haben den Astronomen Jean-Pierre Maillard zu der Vermutung veranlasst, dass der Mond der Mond sein könnte Zukunft der Infrarotastronomie.

Die kalte, stabile Umgebung permanent beschatteter Krater könnte auch Vorteile für die Erkennung der nächsten Generation von Instrumenten haben Gravitationswellen– „Wellen“ in der Raumzeit, die durch Prozesse wie explodierende Sterne und kollidierende Schwarze Löcher verursacht werden.

Darüber hinaus wird der Mond seit Milliarden von Jahren von geladenen Teilchen der Sonne – dem Sonnenwind – und galaktischen kosmischen Strahlen bombardiert. Die Mondoberfläche kann a enthalten reiche Aufzeichnung dieser Prozesse. Ihre Untersuchung könnte Einblicke in die Entwicklung sowohl der Sonne als auch der Milchstraße liefern.

Aus all diesen Gründen wird die Astronomie von der aktuellen Renaissance der Mondforschung profitieren. Insbesondere die Astronomie dürfte im Zuge der fortschreitenden Monderkundung von der auf dem Mond aufgebauten Infrastruktur profitieren. Dazu gehören sowohl die Transportinfrastruktur – Raketen, Landegeräte und andere Fahrzeuge – für den Zugang zur Oberfläche als auch Menschen und Roboter vor Ort für den Bau und die Wartung astronomischer Instrumente.

Aber hier gibt es auch Spannungen: Menschliche Aktivitäten auf der Mondrückseite können unerwünschte Funkstörungen verursachen, und Pläne, Wassereis aus schattigen Kratern zu extrahieren, könnten es schwierig machen, dieselben Krater für die Astronomie zu nutzen. Wie meine Kollegen und ich kürzlich argumentierte, müssen wir sicherstellen, dass Mondstandorte, die für die Astronomie von einzigartigem Wert sind, in diesem neuen Zeitalter der Monderkundung geschützt werden.

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

Bild-Kredit: NASA / Ernie Wright

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• Quelle: https://singularityhub.com/2023/12/08/building-telescopes-on-the-moon-could-transform-astronomy-and-its-becoming-an-achievable-goal/