一品楼九品论坛,全国聚凤阁信息论坛,老哥稳论坛怎么进,北京51龙凤茶楼论坛入口

"月球表面电磁学实验之夜"（LuSEE-Night）将展示一项实验——能否在月球恶劣的环境中寻找到”幸存“的远古无线电信号。

宇宙中有未被探索的区域，也有未被探索的时代。事实上，在我们的宇宙历史中，有一个我们从未见过的近 4 亿年的空白期：那是一个还没有恒星的时代，被称为 "黑暗时代"。为了研究那个时代，研究人员希望捕捉到一种无法从地球上测量到的特殊无线电信号。

监听捕捉的第一步是一个名为"月球表面电磁学实验之夜"（LuSEE-Night）的探路者项目。该实验计划于 2025 年登月，在恶劣的月球环境中测试技术。

该项目由美国国家航空航天局（NASA）和能源部合作开展，合作伙伴包括布鲁克海文国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和明尼苏达大学。伯克利实验室的团队已经开始建造天线，试图调谐那些古老的无线电波。

"如果在月球背面，就会拥有一个原始的、无线电安静的环境，可以尝试从那里探测这种来自黑暗时代的信号。"伯克利实验室的博士后研究员卡娅·罗特蒙德（Kaja Rotermund）表示，她正在研究天线，"LuSEE-Night是一项显示我们能否在从未去过的地方进行此类观测任务，同时也是在从未能观测到的频率范围进行观测的任务。"

黑暗时代的信号无法从地球上测量，因为大气层会吸收、折射和反射无线电信号，然后才会到达地面上的接收仪器。即使它能到达我们这里，无线电信号也会被我们自己的电子设备和通信噪音所淹没。

月球就像一面盾牌，阻挡了来自地球的无线电波。通过只在为期两周的月夜收集数据，该实验还可以屏蔽来自太阳的无线电波。

但是，这个与世隔绝的地方也带来了挑战。LuSEE-Night必须在华氏零下280度左右的温度下运行，然后在月昼期间经受华氏250度的极端波动，此时它将对电池进行充电。此外，由于月球的另一面从未面向地球，因此无法与实验进行直接通信。LuSEE-Night将不得不通过一颗从上空经过的中继卫星发送所有数据。

伯克利实验室天线项目负责人铃木有春（Aritoki Suzuki）说道："单是在月球远端着陆的科学仪器的工程设计，就已经是一项巨大的成就。如果能证明这是可能的——可以到达那里，进行部署并在夜晚存活下来——这将为社区和未来的实验开辟新的领域。"

摇摆在黑暗时代

宇宙大爆炸之后，宇宙中充满了由漫游粒子组成的炙热、不透明的等离子体。大约40万年后，等离子体冷却到足以让质子和电子结合成氢，使光得以在宇宙中穿行。这种光被称为宇宙微波背景（CMB），它到达了我们的望远镜，为我们展现了宇宙的雏形。在那之后的近4亿年里，氢气一直占主导地位，直到宇宙黎明时第一批恒星和星系开始形成。

"有了CMB，我们就有了早期宇宙的快照。一旦恒星诞生，我们还能获得更近期宇宙的图像。"铃木谈到，"我们想要研究黑暗时代，因为它连接着早期宇宙如何演变成我们今天看到的宇宙。"

研究人员预计，氢以特定的频率吸收了 CMB 的部分能量。随着宇宙的膨胀，频率逐渐降低，现在可能以无线电波的形式被接收到。LuSEE-Night将监听0.5到50兆赫兹之间的频率，不过很可能未来需要更灵敏的实验来发现微弱的信号。

"我们正在寻找这个非常微小的下降，它可能就是黑暗时代的信号，" "罗特蒙德说："我们可以通过这种不受恒星和其他天体影响的方式，了解到这一时期的宇宙学?！?br />

从实验室到月球

为了收集无线电波，LuSEE-Night将使用两对顶端到顶端间距6米的天线，但整个实验必须以1米侧面的立方体形式到达月球。一旦LuSEE-Night着陆，弹簧加载的“堆叠器”天线将展开就位。

为了制造月球航行所需的天线系统，伯克利实验室的研究人员从模拟和模型开始，然后转向制造和测试。

研究团队带着一个从 3 米缩小到 30 厘米的天线比例模型，到伯克利实验室一座大楼的屋顶，用发射器将信号穿过宽阔的空间发送到天线上。

罗特蒙德说：“对我们的天线进行特征描述很重要，这样才能对所获得的信息充满信心，并以最有可能看到黑暗时代信号的方式设置天线?！?br />

该团队已经找到了最佳设计方案，模拟了天线的波束方向图，并校准了电子设备，这样就可以判断接收到的信号有多强。

伯克利实验室团队还在建造一个转盘，该转盘将定期旋转天线。因为研究人员预计黑暗时代的信号在所有方向上都是相同的，所以旋转后发生变化的任何信号基本上都可以从数据中过滤出来。这包括来自其他行星或星系的无线电噪声，甚至是实验下方岩石表面（月球风化层）引起的变化。

在今年夏天成功通过技术审查之后，该团队目前正在与加州大学伯克利分校的空间科学实验室合作，制造将前往月球的飞行模型。他们将在2024年1月前交付最后一个天线子系统，并将其与LuSEE-Night的其他组件集成在一起，包括110磅重的巨大电池，这个电池可以支撑度过整个夜晚。该实验将在萤火虫航空公司（Firefly Aerospace）运营的未来商业月球有效载荷服务飞行中飞往月球，并收集18个月的数据。

来源 | 《Symmetry》期刊官网

编译 | ?槟榔郭