Karanlık kozmik çağları aydınlatmak

Erken aşama NASA Konsept, robotların ayın uzak tarafındaki bir kratere tel örgü yerleştirerek evrenin şafağını keşfetmeye yardımcı olacak bir radyo teleskopu oluşturduğunu görebiliyordu.

Yıllar süren geliştirmeden sonra, Ay Krateri Radyo Teleskopu (LCRT) projesi, NASA’nın Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) programının ikinci aşamasına girerken fazla mesaiyi desteklemek için 500.000 $ ödüllendirildi. Henüz bir NASA görevi olmasa da, LCRT, insanlığın evrene bakışını değiştirebilecek bir görev konseptini tanımlıyor.

LCRT’nin birincil amacı, kozmik karanlık çağların ürettiği uzun dalga radyo dalgalarını ölçmek olacaktır – bu, birkaç yüz milyon yıl sonra süren bir dönemdir. büyük patlama, Ama ilk yıldızlar ortaya çıkmadan önce. Kozmologlar bu dönem hakkında çok az şey biliyorlar, ancak o dönemde evreni dolduracak olan gazın ürettiği uzun dalga radyo emisyonlarıyla sınırlı olabilecek bilimin en büyük gizemlerinden bazılarına cevaplar buldular.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda radyo gökbilimcisi ve LCRT ekibinin bir üyesi olan Joseph Lazio dedi. “Dünya’dan yeterince uzaktaki bir radyo teleskopuyla, ilk yıldızların oluşumuna yol açacak süreçleri izleyebilir ve hatta karanlık maddenin doğasına dair ipuçları bulabiliriz.”

Ayın yüzeyi kraterlerle kaplıdır ve doğal bir çöküntü, bir radyo teleskop çanağı için bir destek yapısı sağlayabilir. Bu çizimde gösterildiği gibi, Doxel arabaları, tel ağı musluğun kenarından tutturabilir. Kredi bilgileri: Vladimir Vostiansky

Yeryüzündeki radyo teleskopları bu gizemli dönemi keşfedemez çünkü o zamandan kalma uzun dalga radyo dalgaları, iyonosfer adı verilen bir bölge olan atmosferimizin üst kısmındaki bir iyon ve elektron tabakası tarafından yansıtılır. Gürültülü uygarlığımızdan gelen rastgele radyo emisyonları, radyo astronomisine de müdahale ederek en zayıf sinyalleri sular altında bırakabilir.

Ancak ayın uzak tarafında, bu sinyalleri yansıtan bir atmosfer yoktur ve ayın kendisi Dünya’nın radyo gevezelerini engelleyecektir. Ay’ın uzak tarafı, erken evren üzerine eşi görülmemiş araştırmalar için başlıca ilaç olabilir.

Dünya üzerindeki radyo teleskopları yaklaşık 33 fit yükseklikteki kozmik radyo dalgalarını göremez [10 meters] Saptarchi Bandiupadhyay, Robotik Teknoloji Uzmanı Jet Tahrik Laboratuvarı Ve LCRT Projesi Baş Araştırmacısı. “Ancak, ayda bir radyo anteni inşa etmek için önceki fikirler yoğun kaynak gerektiriyordu ve karmaşıktı, bu yüzden farklı bir şey icat etmemiz gerekiyordu.”

Robotlarla teleskoplar inşa etmek

Uzun radyo dalga boylarına duyarlı olması için LCRT’nin çok büyük olması gerekir. Fikir, 2 milden (3 km) daha geniş bir kraterde yarım milden (1 km) daha geniş bir anten oluşturmaktır. Dünyadaki en büyük tek plakalı radyo teleskopları – Çin’deki 1.600 fit (500 metre) beş yüz metre açıklıklı küresel teleskop (FAST) ve 1.000 fit genişliğindeki küresel teleskop (305 metre genişliğinde) gibi şu anda operasyonel değil. Porto Riko’daki Arecibo Gözlemevi, bir destek yapısı sağlamak için peyzajdaki doğal çanak benzeri çukurların içine inşa edilmiştir.

Kraterin içindeki bir tel çanaktan kavramsal bir radyo teleskop yapılabilir. Bu çizimde, alıcı, namlu ağzının kenarına tutturulmuş bir kablo sistemi aracılığıyla bir çanağın üzerinde asılı olarak görülebilir. Kredi bilgileri: Vladimir Vostiansky

Bu radyo teleskop kategorisi, çanağın tüm yüzeyinin radyo dalgalarını yansıtmasını sağlamak için çukurun içinde asılı duran binlerce yansıtıcı panel kullanır. Alıcı daha sonra, aşağıdaki kavisli yüzeyden sıçrayan radyo dalgalarını ölçmek için, çanağın etrafındaki kulelerle sabitlenmiş, çanağın üzerindeki odak noktasında bir kablo sisteminden asılır. Ancak boyutuna ve karmaşıklığına rağmen, FAST bile 4,3 metre (14 fit) üzerindeki radyo dalgaboylarına duyarlı değildir.

Bandiopadhyay, Jet Tahrik Laboratuvarı’ndaki mühendis, robotik bilim adamları ve bilim adamlarından oluşan ekibi ile bu sınıf radyo teleskoplarını en basit hallerine yoğunlaştırdı. Konseptleri, ağır malzemeleri aya taşıma ihtiyacını ortadan kaldırır ve inşaat sürecini otomatikleştirmek için robotlar kullanır. Gelen radyo dalgalarını odaklamak için binlerce yansıtıcı panel kullanmak yerine, LCRT, deliğin ortasındaki ince bir tel ağdan inşa edilecek. Bir uzay aracı şebekeyi bağlayacak ve ayrı bir iniş aracı, birkaç gün veya hafta boyunca çanağı inşa etmek için DuAxel gezgini bırakacak.

JPL’de geliştirilen otomatik bir konsept olan DuAxel, birbirinden ayrılabilen ancak bir halatla bağlı kalan iki tek eksenli tur aracından (Axel olarak adlandırılır) oluşur. Diğerleri binayı yapmak için alçalırken yarısı, çukurun kenarında bir çapa görevi görecektir.

JPL’de robotik teknoloji uzmanı ve LCRT ve DuAxel proje ekibinin bir üyesi olan Patrick McGarry, “DuAxel, böylesine büyük bir anteni ay kraterinin içine asmakla ilgili birçok sorunu çözüyor,” dedi. “Axel Rovers tellere bağlıyken kratere girebilir, telleri sıkıştırabilir ve anteni askıya almak için telleri kaldırabilir.”

Zorlukları belirleyin

Projeyi bir sonraki seviyeye taşımak için, NIAC’ın ikinci aşama fonunu, yol boyunca zorlukları belirlerken teleskopun yeteneklerini ve çeşitli görev yöntemlerini geliştirmek için kullanacaklar.

Bu aşamada ekibin karşılaştığı en büyük zorluklardan biri kablolu ağ tasarımıdır. Parabol şeklini ve teller arasındaki hassas aralığı korumak için, ağın güçlü ve esnek olması, ancak hareket ettirilebilecek kadar hafif olması gerekir. Izgara, eksi 280 dereceden başlayarak ayın yüzeyindeki vahşi sıcaklık değişikliklerine de dayanabilmelidir. Fahrenheit (Eksi 173 derece Santigrat260 ° F’ye (127 ° C) kadar – bükülmeden veya bozulmadan.

Diğer bir zorluk, Doxl bileşiklerinin tamamen otomatik hale getirilip getirilmeyeceğini veya karar verme sürecinde bir insan faktörünü dahil edip etmeyeceğini belirlemektir. DuAxels diğer bina teknolojileri ile desteklenebilir mi? Örneğin, ayın yüzeyinde zıpkınları fırlatmak, LCRT ağını daha iyi stabilize edebilir ve daha az robot gerektirebilir.

Ayrıca, ayın uzak tarafı şu anda “radyo sessiz” iken, bu gelecekte değişebilir. Çin Uzay Ajansı’nın şu anda ayın uzak tarafını keşfetme misyonu var, sonuçta ay yüzeyinin daha da geliştirilmesi, potansiyel radyo astronomi projelerini etkileyebilir.

Önümüzdeki iki yıl boyunca, LCRT ekibi diğer zorlukları ve soruları da belirlemeye çalışacak. Başarılı olursa, Bandyopadhyay’e ilham veren yinelemeli bir süreç olan daha fazla geliştirme için seçilebilirler.

“Bu konseptin geliştirilmesi, özellikle konuşlandırma teknolojileri ve Dünya dışında devasa yapılar inşa etmek için robotların kullanımıyla ilgili olarak, yol boyunca bazı önemli atılımlarla sonuçlanabilir.” Dedi. “Yaşadığımız evren hakkında çığır açan keşifler yapabilecek büyük fikirleri düşünmek için dünyaya ilham veren bu çeşitli uzmanlar ekibiyle çalışmaktan gurur duyuyorum.”

NIAC, ajansın ihtiyaç duyduğu yeni kapsamlı teknolojileri ve yetenekleri geliştirmekten sorumlu olan NASA’nın Uzay Teknolojisi Görev Müdürlüğü tarafından finanse edilmektedir.