計劃于2025年發(fā)射的在月球上安裝射電望遠鏡的任務(wù)

這導(dǎo)致宇宙對光變得透明，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代形成的，天文學(xué)家一直熱衷于研究這一時期，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量，因為大氣層在地面儀器探測到這些無線電信號之前就吸收、折射和反射了它們。此外，任何在空間（和時間）中傳播這么遠的無線電信號都會被我們的地面來源——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，月球有一個決定性的優(yōu)勢，因為它充當(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到這個古老時代的輻射。

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

預(yù)計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的多項建議。

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

“如果你在月球的遠端，你有一個原始的、無線電安靜的環(huán)境，你可以嘗試從黑暗時代探測到這個信號。LuSEE-Night是一項任務(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)進行此類觀測。

LuSEE-Night項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驗室（伯克利實驗室），布魯克海文國家實驗室，加州大學(xué)伯克利分校和明尼蘇達大學(xué)。

伯克利實驗室團隊目前正在建造實驗的天線，該天線將監(jiān)聽黑暗時代發(fā)出的無線電波。該實驗計劃于2025年向月球發(fā)射，屆時它將在月球環(huán)境中測試技術(shù)。

雖然月球射電天文臺將比地球設(shè)施具有許多優(yōu)勢，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120°C（250°F），然后在夜間降至-173°C（-280°F）的低點。由于月球背面永遠不會面向地球，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。伯克利實驗室天線項目負責(zé)人Aritoki Suzuki說：

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

為了收集來自古代宇宙的無線電波，LuSEE-Night將依靠兩對天線，從尖端到尖端測量六米（~20英尺）。天線設(shè)計為盤繞起來，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)備運輸系統(tǒng)，伯克利實驗室團隊從模擬和模型開始，然后開發(fā)了實驗的1/100比例模型，并在實驗室一棟建筑物的屋頂上進行了測試。

伯克利實驗室團隊還在建造一個轉(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，甚至是實驗下方月球風(fēng)化層引起的變化。

該團隊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)實驗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。

完成的實驗將于2025年啟動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）計劃。