O lado oculto da lua pode oferecer uma visão muito profunda do universo

Com o lançamento da missão Artemis 1 da NASA para a lua este mês, a Space.com está dando uma olhada no que sabemos sobre a lua e por que nos importamos. Junte-se a nós para nosso relatório especial da Semana da Lua na contagem regressiva para Artemis 1.

A ciência potencial de futuras missões lunares se estende muito além da lua.

Um novo radiotelescópio no outro lado da lua poderia capitalizar a nova era Artemis da NASA de exploração lunar, dizem cientistas que esperam um dia usar esse telescópio para sondar potencialmente mais fundo no universo do que o recém-operacional Telescópio Espacial James Webb pode.

“O argumento para colocar um radiotelescópio no outro lado da lua é observar as frequências de rádio mais baixas que, de outra forma, são fortemente poluídas pelas transmissões de rádio humanas na Terra”, disse Steven Kahn, físico da Universidade de Stanford, na Califórnia, ao Space.com .

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Kahn liderou um dos painéis da recente pesquisa decadal de astronomia e astrofísica (Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s), com foco em observações eletromagnéticas do espaço. Uma proposta para um telescópio lunar chamado FARSIDE, liderada por Jack Burns, da Universidade do Colorado, em Boulder, foi apresentada como uma potencial missão de 'classe de sonda' custando de US$ 1 bilhão a US$ 2 bilhões. Burns tem trabalhado em um plano para um radiotelescópio na Lua desde a década de 1980, mas, no final das contas, o FARSIDE não foi selecionado para recomendação pela pesquisa decadal.

No entanto, um novo conceito está sendo avaliado, chamado Lunar Crater Radio Telescope, liderado por Saptarshi Bandyopadhyay, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia.

"Queremos construir um radiotelescópio de 350 metros de diâmetro em uma cratera de 1,3 km de largura no outro lado da lua", disse Bandyopadhyay, que é tecnólogo em robótica, ao Space.com. (Isso seria um prato de 1.150 pés de largura em uma cratera de 0,8 milha.)

O plano original era para um telescópio ainda maior, de 1 km de tamanho, mas a escala desse instrumento se mostrou inviável por causa da massa total que precisaria ser lançada da Terra. Felizmente, "Ao olharmos para a ciência, percebemos que um diâmetro de 350 metros seria suficiente para nos dar a ciência que queremos obter", disse Bandyopadhyay.

Essa ciência envolve voltar no tempo para uma era distante conhecida como a Época da Reionização. Pouco depois do Big Bang não havia estrelas e galáxias, apenas uma vasta névoa de hidrogênio neutro. Este período foi apelidado de "Idade das Trevas Cósmica". Eventualmente, o hidrogênio começou a coalescer para formar estrelas e galáxias, iluminando o universo e ionizando o hidrogênio neutro. É esta era inicial que o Radiotelescópio da Cratera Lunar espera ver.

Normalmente, o hidrogênio neutro emite ondas de rádio em um comprimento de onda de 8,3 polegadas (21 centímetros), mas a expansão cósmica terá aumentado o comprimento de onda das ondas de rádio emitidas pelo hidrogênio na Idade das Trevas para comprimentos de onda extremamente longos de dezenas de metros.

Detectar essa luz de longo comprimento de onda na Terra é difícil, em parte porque a ionosfera (o reino superior da nossa atmosfera) pode refletir a luz desses comprimentos de onda de volta ao espaço e, em parte, porque a interferência de rádio terrestre pode obscurecê-la. A coisa a fazer seria construir um radiotelescópio gigante no outro lado da lua, onde não há ionosfera, e onde a própria lua pode proteger o telescópio da interferência da Terra.

“A recente pesquisa decenal da astrofísica falou sobre a necessidade de entender como era a idade das trevas e que, para fazer esse tipo de trabalho, é necessária uma medição global de um único receptor”, disse Bandyopadhyay. "Isso é exatamente o que estamos propondo."

O plano de Bandyopadhyay é enviar uma espaçonave para uma cratera adequada no lado oculto da lua. A espaçonave pousaria dentro da cratera e, em seguida, dispararia vários cabos com âncoras na borda da cratera, onde as âncoras penetrariam com segurança no regolito lunar. Os cabos seriam então puxados, criando uma estrutura para segurar a antena de rádio de malha de arame, que seria dobrada como origami no módulo de pouso e aberta conforme os cabos fossem esticados. Uma antena de alimentação seria implantada acima do prato e uma espaçonave no alto forneceria primeiro um sinal de farol para ajudar a calibrar o telescópio e, em seguida, atuar como um relé para dados e comandos, já que a Terra não pode ser vista do lado lunar distante, escondida como está. atrás do corpo da lua.