Måneteleskop skal se tilbage til big bang

NASA vil bygge et kæmpe teleskop i et krater på Månens bagside for at undersøge universets fødsel. Men det er kun begyndelsen. Astronomer vil installere en hel stribe af teleskoper og gøre Månen til én stor stjernekikkert.

NASA vil bygge et kæmpe teleskop i et krater på Månens bagside for at undersøge universets fødsel. Men det er kun begyndelsen. Astronomer vil installere en hel stribe af teleskoper og gøre Månen til én stor stjernekikkert.

Claus Lunau & Shutterstock

Allerede inden rumteleskopet Hubble blev opsendt i 1990, diskuterede astronomer verden over, hvad dets efterfølger skulle være. Skulle det være et større teleskop i kredsløb? Eller hvad med en stjernekikkert på Månen? Astronomen Garth Illingworth foreslog et måneteleskop på 16 m i diameter mod Hubbles 2,4 m.

Hubbles efterfølger blev James Webb-teleskopet, som skal sendes ud i rummet næste år. Men nu tager NASA idéen om et måneteleskop op igen.

Planen er at bygge Solsystemets største teleskop, med en diameter på en km, i et krater på Månens bagside. Det amerikanske rumagentur har netop udvalgt et forskerhold, der skal udvikle teknikken til det nye teleskop, som har fået navnet Lunar Crater Radio Telescope.

Sådan et teleskop kan opfange signaler fra rummet, som aldrig når til Jorden, fordi de bremses af partikler fra Solen, og samtidig blokerer kommunikationssignaler til og fra satellitter samt de øverste lag af vores atmosfære for signalerne.

Med en gigantisk parabolskærm på Månen kan forskerne tyde signaler, som stammer fra det tidligste univers, og dermed kan de svare på nogle af de største kosmiske mysterier – og måske tage næste skridt i jagten på liv i rummet.

Månen er et skjold mod støj

Jorden og Månen viser altid hinanden den samme side. Tyngdepåvirkningen bevirker nemlig, at Månen er lige så længe om at kredse rundt om Jorden, som den er om at rotere om sig selv. Fænomenet kaldes synkron rotation.

Det er en udbredt misforståelse, at bagsiden altid er mørk – i virkeligheden er den lys i de 14 dage, en månedag varer, og mørk i de følgende 14 dages nat.

Månenatten er særlig interessant, for forskerne vil opfange radiobølger, der ellers bremses af det mylder af kommunikationssignaler fra Jordens satellitter og partikler fra Solen, som samlet kaldes radiostøj. Og i løbet af de 14 dages nat, hvor Månens bagside vender væk fra både Jorden og Solen, er den helt fri for begge støjkilder.

Det forklarer astronomen Saptarshi Bandyopadhyay fra NASA’s Jet Propulsion Laboratory til Illustreret Videnskab.
“Månen virker som et fysisk skjold, der isolerer teleskopet på Månens bagside fra radiostøj fra støjkilder på Jorden, ionosfæren, satellitter i kredsløb om Jorden og den radiostøj, som Solen udsender i løbet af månenatten,” siger han.

Se Månens fascinerende fjerne side

Saptarshi Bandyopadhyay leder et forskerhold, som netop er blevet tildelt penge via programmet NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), hvor NASA udvælger løfterige idéer.

Idéen om måneteleskopet er opstået, fortæller han, da astronomer vil studere det tidligste univers, og det gøres bedst ved at analysere radiobølger med ekstremt lange bølgelængder, over ti meter.

Lyset fra tiden lige efter big bang er nemlig blevet “strakt ud” og er blevet til lange radiobølger. Lyset er således rejst til os fra det tidligste univers, og universet har altid været i gang med at udvide sig med stor hast. Det forklarer Saptarshi Bandyopadhyay.

“Det er ikke muligt at observere universet ved bølgelængder større end ti meter fra teleskoper på Jorden. Derfor er bølgelængder over ti meter i dag stort set uudforsket af mennesker,” siger han.

Astronomer vil studere radiosignaler fra rummet med bølgelængder over ti meter, da dén type signaler rummer viden om universets fødsel. Teleskoper på Jorden kan ikke opfange signalerne, fordi den såkaldte ionosfære omkring Jorden bremser dem. Dernæst skaber kommunikationen samt satellitter i kredsløb såkaldt radiostøj, der når helt til Månen. Men Månens bagside vender altid væk fra Jorden og ligger dermed i læ for støjen. Derfor kan et teleskop placeret her måle de hidtil ukendte radiosignaler fra rummet helt uforstyrret.

© Shutterstock

Robotter rappeller ned i krater

Et typisk radioteleskop i dag består af en modtager over en skålformet såkaldt reflektor, der reflekterer radiobølger op til modtageren.

Det største i verden lige nu er kinesiske FAST, som har en diameter på 500 meter. Mange kratere på Månens bagside har netop tilnærmelsesvis en udformning som en sfærisk reflektor.

Saptarshi Bandyopadhyays forskerhold vil finde et krater på 1-5 km i diameter og sende to rumfartøjer afsted.

Det ene fartøj, som skal lande i bunden af krateret, rummer teleskopets modtager og reflektor.

Reflektoren består af et gitternet af kabler af kobber eller aluminium og har en diameter på ca. 1 km.

Det andet fartøj indeholder firehjulede rovere ved navn DuAxel. De frakobler det ene hjulsæt, der udspændt af en wire så rappeller ned i krateret.

Rovernes hjulsæt hægter sig sammen med kabler forbundet til teleskopets modtager.

Hjulsættene kører op ad krateret med kablerne og fastgør dem på kanten, så modtageren bliver hejst op over krateret.

Herefter gentager roverne manøvren, men denne gang spænder de teleskopets 1 km brede gitternet ud langs kraterets indre, så det får form som en parabolskærm.

Forskerholdet bag idéen foreslår, at teleskopets dele samt rovere skal sendes op med NASA’s kommende kæmperaket, Space Launch System, som forventes at lette for første gang i slutningen af 2021. Herefter vil roverne ifølge forskernes beregninger være to år om at samle hele teleskopet.

Månen bliver ét stort teleskop

Et teleskop på en km i diameter, som er uforstyrret af radiostøj fra Jorden og Solen, vil være det ultimative redskab til at observere det tidlige univers.

Astronomerne vil især gerne vide mere om den såkaldt mørke tidsalder, fra ca. 380.000 år efter big bang, hvor universet blev afkølet og helt mørkt for en stund, og om hvordan de første stjerner så begyndte at dannes, hvilket forskere mener skete efter ca. 400 millioner år.

NASA’s DuAxel-rover kan frakoble et hjulsæt, der selv kan trille ned ad en bjergside.

© Caltech-JPL/NASA

De svage signaler fra de første stjerner, som er rejst langt og er strakt til radiobølger med lange bølgelængder, rummer i sidste ende svaret på et af astronomiens største spørgsmål: Hvordan fødtes det univers, vi ser i dag?

Måneteleskopet kan endda også bruges til at undersøge, om exoplaneter – planeter omkring andre stjerner end Solen – kan være hjemsted for biologisk liv, som vi kender det fra Jorden.

Dét kræver, at en planet har et magnetfelt, som beskytter mod stråling fra dens stjerne. Og når en planets magnetfelt vekselvirker med stråling fra sin stjerne, udsendes der radiobølger, som måneteleskopet vil kunne måle.

Det en km store teleskop er ikke det eneste, der kan være på vej til Månen.

NASA støtter også projektet FARSIDE, hvor planen er, at en rover opsætter 128 antenner fordelt som fire sløjfer, der hver strækker sig over 5 km. FARSIDE skal efter planen undersøge det allertidligste stjerneløse univers.

Nogle astronomer går endnu et skridt videre. Den anerkendte britiske astrofysiker Joseph Silk har i tidsskriftet Nature foreslået at opsætte millioner af små antenner over hundredvis af kilometer på Månens fjerne side.

Dermed ville den side af Månen, vi aldrig ser, fungere som ét gigantisk teleskop, der åbner et vindue til universets ældste hemmeligheder.