月球射电望远镜项目旨在寻找古老的无线电波
【菜科解读】
LuSEE-Night着陆点位于月球背面，位于23°48'50“S 176°49'47”E，处于当地地形高点。
南部的位置使科学家可以通过中继通信卫星进行更好的覆盖。
Credit: Brookhaven National Laboratory
据美国物理学家组织网（cy Brookhaven National Laboratory）：美国能源部（DOE）布鲁克黑文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的科学家正在领导一项新的努力，将射电望远镜降落在月球上。
如果成功，该项目将标志着探索宇宙黑暗时代的第一步。
黑暗时代是宇宙史的早期时代，始于大爆炸后约38万年。
黑暗时代没有恒星或行星。
这是科学家们从未能够观测到的时间点。
尽管黑暗时代的无线电波仍在太空中徘徊，但地球上大量的无线电干扰掩盖了科学家试图研究它们的信号。
如果宇宙学家能够探测到来自黑暗时代的无线电波，即所谓的“黑暗时代信号”，他们将有助于揭开宇宙中一些最大谜团的答大案纪实：比如暗能量的性质或宇宙本身的形成。
布鲁克海文物理学家安泽·斯洛萨（Ane Slosar）表示：“在恒星形成之前，对宇宙进行建模更容易。
我们几乎可以精确地计算所有的东西。
”。
“到目前为止，菜叶说说，我们只能使用一个称为宇宙微波背景的基准来预测宇宙的早期阶段。
黑暗时代信号将提供一个新的基准。
如果基于每个基准的预测不匹配，这意味着我们发现了新的物理。
”
现在，一个名为“月球表面电磁实验之夜”（LuSEE Night）的新项目旨在首次访问黑暗时代信号。
LuSEE之夜是NASA和DOE合作开发的射电望远镜的一个非凡概念，Brookhaven实验室领导DOE在该项目中的角色，DOE的劳伦斯伯克利国家实验室提供关键技术支持。
LuSEE之夜将创造历史，因为它能够到达一个不适宜居住的地方并在那里生存，那里有足够的无线电静默，可以探测到黑暗时代的信号：月球背面。
在月球的黑暗面生存
有些人可能知道它是“月球的黑暗面”，但科学上称之为“月球背面”的东西并不是永远黑暗的。
月球背面因无法从地球上看到而得名，但它经历了自己的昼夜循环。
“月球和地球是潮汐锁定的，这意味着月球以与地球相同的速度围绕自己的轴旋转，”斯洛萨说。
斯洛萨是美国能源部对LuSEE之夜科学计划和运营的贡献负责人，也是LuSEE夜合作发言人。
“这就是为什么我们总是看到月球的同一面。
但我们看不到的那一面，即月球的远侧，在夜晚被月球自身的质量屏蔽了许多无线电干扰源。
”
几十年来，世界各地的宇宙学家一直对从月球背面观察宇宙感兴趣，他们以前也曾尝试过到达月球。
但作为对月球远端无线电静默的交换，它提供了一个危险的环境，科学设备几乎没有生存的机会，更不用说将数据传输回地球了。
月球背面在14天的黑暗中，随后是14天的暴晒。
这会导致温度在250至-280华氏度之间波动，几小时内就会发生剧烈变化。
“月球比火星更容易到达，但其他一切都更具挑战性，”布鲁克海文仪器部门和LuSEE夜间项目仪器科学家的高级科学家保罗·奥康纳说。
“在过去的50年里，只有一辆机器人漫游车登上了月球，而六辆则去了距离100倍远的火星，这是有原因的。
这是一个真空环境，很难排除热量，而且还有大量辐射。
”
LuSEE Night白天必须在真空环境中排除热量，并在夜间保持自身不结冰，同时在持续14天的黑暗中为自己提供动力，并进行首次同类科学研究。
奥康纳说：“电力必须来自电池，根据电池的大小，电池只能如此高效。
”。
“更强大的电池更重，登月飞行任务有严格的质量限制。
我们必须非常节约分配的能量，这让我们进入了一个熟悉的领域，我们必须在能量和灵敏度之间做出权衡。
”
在严格的设计要求下建造世界领先的科学仪器是布鲁克黑文实验室仪器部门的长期专业领域。
奥康纳说：“我们在建造探测器仪器方面有着悠久的历史，无论是在高能物理实验中探测亚原子粒子，还是在国家同步加速器光源II中探测超亮X射线，都能达到灵敏度的极限。
”。
“在过去的15年中，我们朝着更多的天体物理学应用方向发展。
最值得注意的是，布鲁克海文为鲁宾天文台开发了3.2千兆像素的传感器阵列。
这是迄今为止最大的电荷耦合器件（CCD）阵列。
”
布鲁克海文在LuSEE之夜项目中的领导作用也带来了射电宇宙学的专业知识。
特别是，实验室之前已经证明了设计、建造和操作原型射电望远镜的能力。
来自实验室仪器部门和物理部门的物理学家、工程师和技术人员合作创建了原型，并以高灵敏度观察了遥远宇宙的大片区域。
该实验室的科学和技术专长是实现LuSEE之夜雄心勃勃的科学目标和设计要求的关键组合，特别是在开发高灵敏度射电望远镜方面。
#p#分页标题#e#斯洛萨说：“鲁塞之夜不是标准的射电望远镜。
”。
“它更像是一个无线电接收器。
它将像调频收音机一样工作，接收类似频段的无线电信号。
光谱仪是它的核心。
就像无线电调谐器一样，它可以分离出无线电频率，并将信号转换成频谱。
这就是我们的专业知识给我们的起点。
尽管以前没有人制造过这样的仪器，但我们知道如何制造最关键的部件——一个非常灵敏的光谱仪。
"
除了建造最重要的光谱仪外，布鲁克海文还领导美国能源部建造整个望远镜。
“我们将建造LuSEE之夜的电子设备，采购电池、太阳能电池板和通信设备，并确保仪器的所有部件都具有凝聚力，适合航天飞行，”布鲁克海文科学家斯文·赫尔曼（Sven Herrmann）说。
“我们将处理内部设备组装，然后将部件运送到加州大学伯克利分校的空间科学实验室进行最终整合。
NASA将通过其商业月球有效载荷服务计划协调发射，该计划利用私营公司提供月球运输。
”
在月球背面着陆后，LuSEE Night的着陆器将永久关闭，因此不会产生任何干扰。
然后，该望远镜将在转台上部署四根三米长的天线，由伯克利实验室开发，用于数据收集。
然后，卢塞之夜必须面对最大的挑战：在月球背面度过第一个夜晚。
在地球上的家里，科学家们必须耐心等待40天，等待LuSEE之夜收集第一个数据集并将其传输到与地球通信的中继卫星。
在那之前，他们不知道鲁塞之夜是否幸存。
如果LuSEE之夜能够幸存下来，这项合作将实现其主要目标：证明长期以来寻找的月球远端可以进行射电宇宙学实验。
然后，科学家们将有一个概念的证明，在未来开发一个更精密的望远镜，如果需要的话，它可以更好地探测遥远的黑暗时代信号。
虽然LuSEE之夜主要被认为是一个探路者，但它的设计目的是收集两年的数据，并有可能实现宏伟的发现。
LuSEE之夜可能会超越其主要目标，自行探测黑暗时代的信号，甚至在这一过程中揭开隐藏在宇宙深处的新的意想不到的秘密。
一种降低在月球上丢失太阳能漫游车风险的新方法
大多数用于太阳能供电的长距离导线规划算法没有主动考虑可能的导航延迟。
在这里，虚白色路径显示了一个计划，该计划将PSR内的漫游车尽快引向阳光，但它对可能的延迟没有弹性，这种延迟将导致漫游车落后于计划，并错过关键的太阳能充电事件。
另一方面，主动考虑延迟 蓝线的规划策略将使漫游车走上潜在的更长但更安全的轨迹。
鸣谢:uux.cn/背景图像和蝰蛇漫游者渲染:美国宇航局和亚利桑那州立大学。
据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：美国宇航局和世界各地的其他太空机构定期向太空发送机器人和自动飞行器，以探索太阳系中的行星和其他天体。
这些任务可以大大提高我们对太阳系其他地方的环境和资源的了解。
多伦多大学航空航天研究所和美国宇航局喷气推进实验室 JPL的研究人员最近进行了一项研究，探索可以提高使用太阳能漫游车进行月球探索的有效性和成功率的回收策略。
他们的论文预先发表在arXiv上，介绍了一种新的方法，可以帮助太阳能漫游车安全地离开月球上永久的阴影区域。
领导这项研究的研究员Opvier Lamarre告诉Phys.org:近年来，几个国家已经表示对探索月球南极感兴趣，包括美国、中国、印度、俄国和其他国家。
。
他们中的大多数人计划使用太阳能漫游车来探索经常处于阴影中的区域 称为永久阴影区，或PSRs，我们怀疑这些区域可能包含大量的水冰。
可以想象，用太阳能漫游车进入PSR是一项冒险的尝试！如果漫游车因故障而延迟，它可能无法在能量耗尽前回到阳光中。
太阳能漫游车在能效方面有许多优势，但它们受到依赖太阳光运行的限制。
由于月球上的一些区域永久处于阴影中，漫游者对阳光的依赖可能会阻止他们安全地探索然后离开这些区域，导致他们在执行任务时耗尽能量。
拉马尔和他的同事最近工作的一个关键目标是量化失去太阳能漫游车的概率，因为他们正在探索月球上的这些阴影区域。
此外，该小组希望设计一种方法，帮助最大限度地提高太阳能漫游车安全完成任务的概率。
首先，我们需要定义太阳能漫游车在月球南极‘安全’意味着什么，拉马尔解释道。
为了做到这一点，我们关注漫游车在什么地方、什么时间离开PSR，以及它的电池还剩多少能量。
这表明了漫游车在下一段任务之前是否可以在原地冬眠 因此，在那之前保持安全。
然后，我们计算一种在线遍历规划方法，漫游车可以从任何起始状态 包括PSRs内部开始遵循该方法，以最大化其生存概率。
拉马尔及其同事概述的规划方法被称为恢复政策，因为它本质上是一种后备策略，允许漫游车最大限度地增加到达安全的机会 即阳光将到达的区域，为其电池充电。
在他们的论文中，研究人员表明，在这种情况下计算这种复苏政策可能具有挑战性，因为它需要几个近似值，如果非常不正确，可能会影响整体预测的可靠性。
例如，时间是我们状态空间的连续维度，需要离散化，拉马尔说。
我们需要确保这种近似/离散化不会危险地扭曲对故障概率的预测。
在月球南极，太阳光照是高度动态的；附近的山脉和环形山可能会在地表投下巨大的阴影。
如果与 近似政策假设相比，漫游者稍微落后于计划，它可能会错过关键的太阳能充电期。
如果比政策设想的提前一点，也是如此。
由于这些时间近似值极大地影响了太阳能漫游车回收政策的可靠性，拉马尔和他的同事们保持了高度保守。
这最终将失败的风险降至最低，同时增加了该策略在现实任务中保持安全的可能性。
我们认为这种方法在许多方面都是有用的，拉马尔说。
首先，它代表着向远程自主移动规划算法迈出了一步，该算法主动考虑 或‘推理’太阳能漫游车的风险。
此外，我们的技术可以成为人类操作员在月球南极制定新的月球车任务的有用工具 它可以用于着陆点选择、全球遍历规划和风险预测等，甚至可以通过地面回路操作支持正在进行的任务。
在未来，这个研究小组引入的回收政策可以应用于月球上的真实世界探索任务，以降低在阴影区域丢失太阳能漫游车的风险。
由于最近的研究是与美国宇航局的JPL合作进行的，这种方法很快就可以在各种现实的月球场景中进行测试。
到目前为止，我们使用Cabeus环形山的轨道数据测试了我们的方法，但我们希望使用美国宇航局定制的太阳照明地图，并将我们的技术应用于月球南极的许多其他区域，这些区域有一天将被机器人或载人任务访问，如Shackleton，Faustini，Nobile，Haworth和Shoemaker环形山，Lamarre补充道。
此外，我们目前正在研究新一代风险预测远程导航算法，用于利用太阳能漫游车探索月球南极。
月球，太阳系中第五大行星地球卫星
例如在我们民间最有名是嫦娥奔月，这个神话故事一直流芳百世。
许多科学家一直在探索其中奥秘，，最终在1969年时候宇航员终于登上了月亮，开启了对外空世界新的探索篇章。
月球简介图片中就是我们地球的卫星，这是太阳系中第五大行星。
月球直径是地球的四分之一，质量是地球的八十一分之一，距离地球有38万千米，其质量在太阳系中最大，对于月球形成，一些科学家推测可能是在45亿年前。
在月球表面有阴暗和明亮区域，亮区是高地，称为月陆;暗区是平原，称为月海。
月球的表面被巨大的玄武岩层所覆盖，除了玄武岩构造，月球的阴暗区，还存在其他火山特征。
大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原，年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。
月食现象是指当月球行至地球的阴影后时，太阳光被地球遮住。
月食现象可分为月偏食、月全食两种，当月球只有部分进入地球的本影时，就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时，就会出现月全食。
人类登月在1969年7月时候，美国阿波罗载着三位宇航员成功登上了月球，这是人类历史上首次出现。
直到今天，月球上一共插上了6面美国国旗。
据有关报道，在美国登陆月球之后看到了外星人的采矿器和一些外星飞船。
在2013年中国嫦娥三号机器人首次登陆了月球，圆了国人多年的探月梦。
接下来重点就是嫦娥四号选择是难度极大的月球背面登陆，希望中国嫦娥四号能成功发射，能成功着陆月球背面，成功向地球人类送回珍贵的月球数据。
