На протяжении десятилетий астрономы говорили, что одно из самых оптимальных мест для строительства больших телескопов — это поверхность Луны. Луна имеет ряд преимуществ перед земными и космическими телескопами, которые позволяют рассматривать ее как будущий дом для гигантских обсерваторий. В новой статье перечислены все преимущества, в том числе то, что телескопы на лунной поверхности не будут блокироваться атмосферой или подвергаться воздействию ветра, а также то, как низкая гравитация позволит строить гигантские конструкции, которые астронавты смогут со временем модернизировать.
«Прогресс в решении важных вопросов астрономии, таких как жизнь на некоторых экзопланетах или темная материя, в конечном итоге потребует высокого углового разрешения, большой площади сбора и доступа к полному оптическому спектру», — пишут французские астрономы Жан Шнайдер, Пьер Кервелла и Антуан. Лабейри. «Вся астрономия выиграет от преимуществ, предоставляемых локализацией на Луне».
И хотя, возможно, пройдут десятилетия, прежде чем мы сможем постоянно присутствовать на Луне, астрономы предполагают, что нам следует начать с небольших телескопов уже сейчас.
На протяжении многих лет ученые и инженеры предлагали различные идеи для лунных обсерваторий в рамках программы НАСА «Инновационные передовые концепции». Еще в 2005 году было предложение построить глубокопольную инфракрасную обсерваторию вблизи одного из лунных полюсов с использованием вращающегося жидкого зеркала. Ранее в этом году группа из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА предложила конструкцию лунного интерферометра оптической визуализации с длинной базой (LBI) для получения изображений в видимом и ультрафиолетовом диапазонах волн. Кроме того, астрономы выступают за строительство радиотелескопов на обратной стороне Луны, поскольку эта «радиотихая» зона всегда обращена в сторону от Земли и станет идеальным местом для изучения множества астрономических явлений, которые невозможно наблюдать на низких высотах. радиочастоты с нашей планеты или даже с помощью космических телескопов, находящихся на околоземной орбите.
В своей новой статье Шнайдер, Кервелла и Лабейри говорят, что Луна предлагает комбинацию трех явных преимуществ для астрономических наблюдений. Отсутствие атмосферы обеспечивает доступ ко всему спектру, включая видимый, ультрафиолетовый и инфракрасный. Астрономам не придется иметь дело с атмосферной турбулентностью, а низкая гравитация Луны и отсутствие ветра позволяют устанавливать чрезвычайно большие телескопы с очень большими инструментами. Это невозможно для спутников на орбите. Кроме того, телескопы на Луне позволят модернизировать инструменты и иметь очень длительный срок службы, что непрактично для космических спутников из-за их ограниченного количества топлива.
«Луна предлагает возможность установки больших телескопов или интерферометров с инструментами большего размера, чем те, что на орбитальных телескопах», — пишут астрономы.
Используя различные методы наблюдения, от фотометрии до изображений с высоким контрастом и высоким угловым разрешением, астрономы предложили несколько амбициозных научных задач, которые можно было бы решить, включая наблюдения нашей Солнечной системы, включая нашу собственную планету Земля, а также далеких экзопланет и возможные экзолуны. Они добавляют, что очень высокое угловое разрешение позволит получить изображения транзитов экзопланет или даже звездного блеска на экзоокеане.
Во внегалактической области телескопы на Луне могли бы позволить изучать распределение темной материи или наблюдать гравитационное линзирование квазаров. Другие лунные телескопы могли бы исследовать неизведанные Темные века ранней Вселенной, время до и во время формирования самых первых звезд и галактик.
Лучшее место для лунного телескопа зависит от двух факторов: физических условий места (температура, качество почвы, солнечное освещение) и его научных целей.
«Например, телескопы, направленные на Землю, должны быть размещены на ближней стороне Луны», — сказали они. «С точки зрения наблюдаемости целей их можно разместить практически где угодно. На лунных полюсах видно только половину неба, но постоянно. На лунном экваторе видно все небо, но только половину времени. Для наблюдений за Землей или в ее направлении оптимум находится недалеко от лунного экватора».
Однако размещение обсерваторий на поверхности Луны создает несколько проблем, включая непрекращающуюся пыль, склонность к падению метеороидов или борьбу с другими неожиданностями, такими как лунная сейсмология (лунные землетрясения).
Учитывая вышеизложенные конечные научные цели, астрономы заявили, что небольшой телескоп класса от 30 см до 1 метра будет исследовать важные научные случаи.
Даже несмотря на то, что этот первый лунный телескоп будет прототипом, он все равно будет иметь астрономическую ценность. Он мог бы проводить наблюдения, которые дополняли бы космический телескоп Джеймса Уэбба или космический телескоп Хаббл. Но в будущем 20-метровое зеркало будет обеспечивать разрешение в 3 раза большее, чем JWST, а интегрируя его или оставляя «затвор» открытым на длительное время, можно будет наблюдать объекты в 100 раз тусклее.
Дополнительная литература: Астрономия с Луны в ближайшие десятилетия: от экзопланет к космологии в видимом свете и за его пределами.
