De verkenning van de maan beleeft een renaissance. Tientallen missies, georganiseerd door meerdere ruimtevaartorganisaties – en in toenemende mate door commerciële bedrijven – zullen tegen het einde van dit decennium de maan bezoeken. Bij de meeste hiervan zullen kleine robotachtige ruimtevaartuigen betrokken zijn, maar NASA is ambitieus Artemis-programma, heeft tot doel om tegen het midden van dit decennium mensen terug te brengen naar het maanoppervlak.

Er zijn verschillende redenen voor al deze activiteiten, waaronder geopolitieke houdingen en de zoektocht naar maan middelen, zoals waterijs aan de maanpolen, dat kan worden gewonnen en omgezet in waterstof en zuurstof als drijfgas voor raketten. De wetenschap zal echter ook zeker een grote begunstigde zijn.

De maan heeft ons nog veel te vertellen over het ontstaan ​​en de evolutie van het zonnestelsel. Het heeft ook wetenschappelijke waarde als platform voor observationele astronomie.

De potentiële rol voor astronomie op de natuurlijke satelliet van de aarde werd besproken op a Vergadering van de Koninklijke Maatschappij eerder dit jaar. De bijeenkomst zelf was gedeeltelijk ingegeven door de verbeterde toegang tot het maanoppervlak die nu in het verschiet lag.

Voordelen aan de verre kant

Verschillende soorten astronomie zouden hiervan profiteren. De meest voor de hand liggende is radioastronomie, die kan worden uitgevoerd vanaf de kant van de maan die altijd van de aarde af is gericht - de andere kant.

De andere kant van de maan is permanent afgeschermd van de radiosignalen die door mensen op aarde worden gegenereerd. Tijdens de maannacht wordt het ook beschermd tegen de zon. Deze kenmerken maken het waarschijnlijk de meest "radiostille" locatie in het hele zonnestelsel aangezien geen enkele andere planeet of maan een kant heeft die permanent van de aarde af wijst. Het is daarom bij uitstek geschikt voor radioastronomie.

Radiogolven zijn een vorm van elektromagnetische energie, net als bijvoorbeeld infrarood-, ultraviolet- en zichtbaar-lichtgolven. Ze worden gedefinieerd door het hebben van verschillende golflengten in het elektromagnetische spectrum.

Radiogolven met een golflengte langer dan ongeveer 15 meter worden door de aarde geblokkeerd ionosfeer. Maar radiogolven op deze golflengten bereiken ongehinderd het maanoppervlak. Voor de astronomie is dit het laatste onontgonnen gebied van het elektromagnetische spectrum, en het kan het beste worden bestudeerd vanaf de andere kant van de maan.

Waarnemingen van de kosmos op deze golflengten vallen onder de paraplu van ‘laagfrequente radioastronomie’. Deze golflengten zijn op unieke wijze in staat de structuur van het vroege heelal te onderzoeken, vooral de kosmische ‘Middeleeuwen'- een tijdperk voordat de eerste sterrenstelsels ontstonden.

Op dat moment was de meeste materie in het universum, met uitzondering van het mysterieuze donkere materie, had de vorm van neutrale waterstofatomen. Deze zenden en absorberen straling met een karakteristieke golflengte van 21 centimeter. Radioastronomen gebruiken deze eigenschap al sinds de jaren vijftig om waterstofwolken in ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, te bestuderen.

Omdat het heelal voortdurend uitdijt, is het signaal van 21 centimeter dat waterstof in het vroege heelal genereert, verschoven naar veel langere golflengten. Als gevolg hiervan zal waterstof uit de kosmische ‘donkere eeuwen’ voor ons verschijnen met golflengten van meer dan 10 meter. De achterkant van de maan is misschien wel de enige plek waar we dit kunnen bestuderen.

De astronoom Jack Burns gaf een goede samenvatting van het relevante wetenschappelijke achtergrond Tijdens de recente bijeenkomst van de Royal Society werd de andere kant van de maan een “ongerept, stil platform genoemd voor het uitvoeren van laagradiofrequentiewaarnemingen van de donkere middeleeuwen van het vroege heelal, evenals van ruimteweer en magnetosferen die verband houden met bewoonbare exoplaneten.”

Signalen van andere sterren

Zoals Burns zegt, is een andere mogelijke toepassing van radioastronomie aan de verre kant het proberen radiogolven te detecteren van geladen deeltjes die gevangen zitten in magnetische velden.magnetosferen— van planeten die rond andere sterren draaien.

Dit zou helpen om te beoordelen hoe goed deze exoplaneten in staat zijn om leven te huisvesten. Radiogolven van de magnetosferen van exoplaneten zouden waarschijnlijk golflengten hebben van meer dan 100 meter, dus zouden ze een radiostille omgeving in de ruimte vereisen. Nogmaals, de andere kant van de maan zal de beste locatie zijn.

A soortgelijk argument voor gemaakt kan worden probeert signalen van intelligente buitenaardse wezens te detecteren. En door een onontgonnen deel van het radiospectrum te ontsluiten, is er ook de mogelijkheid om toevallige ontdekkingen te doen van nieuwe fenomenen.

We zouden een indicatie moeten krijgen van het potentieel van deze waarnemingen wanneer NASA's LuSEE-Night-missie landt in 2025 of 2026 aan de andere kant van de maan.

Kraterdiepten

De maan biedt ook kansen voor andere vormen van astronomie. Astronomen hebben veel ervaring met optische en infraroodtelescopen die in de vrije ruimte opereren, zoals de Hubble telescoop en JWST. De stabiliteit van het maanoppervlak kan echter voordelen opleveren voor dit soort instrumenten.

Bovendien zijn er kraters bij de maanpolen die geen zonlicht ontvangen. Telescopen die het heelal op infrarode golflengten waarnemen, zijn erg gevoelig voor warmte en moeten daarom bij lage temperaturen werken. JWST heeft bijvoorbeeld een enorm zonnescherm nodig om het te beschermen tegen zonnestralen. Op de maan zou een natuurlijke kraterrand deze afscherming gratis kunnen bieden.

De lage zwaartekracht van de maan kan ook de bouw van veel grotere telescopen dan haalbaar is voor vrij vliegende satellieten. Deze overwegingen brachten de astronoom Jean-Pierre Maillard ertoe te suggereren dat de maan de toekomst van infraroodastronomie.

De koude, stabiele omgeving van permanent beschaduwde kraters kan ook voordelen hebben voor de volgende generatie instrumenten om te detecteren zwaartekrachtgolven– “rimpelingen” in de ruimte-tijd veroorzaakt door processen zoals exploderende sterren en botsende zwarte gaten.

Bovendien wordt de maan miljarden jaren gebombardeerd door geladen deeltjes van de zon - zonnewind - en galactische kosmische straling. Het maanoppervlak kan een rijk verslag van deze processen. Het bestuderen ervan zou inzichten kunnen opleveren in de evolutie van zowel de zon als de Melkweg.

Om al deze redenen zal de astronomie profiteren van de huidige renaissance in maanverkenning. In het bijzonder zal de astronomie waarschijnlijk profiteren van de infrastructuur die op de maan is opgebouwd naarmate de maanverkenning vordert. Dit omvat zowel de transportinfrastructuur – raketten, landers en andere voertuigen – om toegang te krijgen tot het oppervlak, als mensen en robots ter plaatse om astronomische instrumenten te bouwen en te onderhouden.

Maar er is ook een spanning hier: menselijke activiteiten aan de verre kant van de maan kunnen ongewenste radio-interferentie veroorzaken, en plannen om waterijs uit beschaduwde kraters te winnen, kunnen het moeilijk maken voor diezelfde kraters om voor astronomie te worden gebruikt. Zoals mijn collega's en ik onlangs betoogdezullen we ervoor moeten zorgen dat maanlocaties die van unieke waarde zijn voor de astronomie, worden beschermd in dit nieuwe tijdperk van maanverkenning.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: NASA/Ernie Wright

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2023/12/08/building-telescopes-on-the-moon-could-transform-astronomy-and-its-becoming-an-achievable-goal/