Em uma conversa com o astrofísico Yuri Kovalev (Instituto Físico Lebedev) sobre as
realizações e as
perspectivas do projeto RadioAstron, abordamos o tema da lua. Acontece que ela promete novas oportunidades de radioastronomia que permitirão que você olhe para onde ninguém mais procurou. Leonid Gurvits, do Instituto Conjunto para VLBI na Europa, e Mikhail Mogilevsky, da IKI RAS, participaram da discussão sobre os benefícios do programa lunar para radioastronomia.
Yuri Kovalev, Chefe do Laboratório de Radioastronomia Extragalática do Centro Espacial Astro do Instituto Físico PN Lebedev da Academia Russa de Ciências
- Como você se sente com a idéia de construir uma base na lua?- Em resumo, você precisa construir um observatório de rádio na lua, mas ir à lua apenas por isso não é sério - é muito caro. No entanto, se for tomada uma decisão estratégica de que a Rússia está construindo uma base lunar, direi: não colocar um radiotelescópio de ondas longas na lua é um crime. A faixa de comprimento de onda ultra longo é a única janela no espectro eletromagnético que ainda não foi aberta. Ondas ultra longas não passam do espaço para a Terra; são refletidas da ionosfera; portanto, um telescópio deve ser colocado fora da Terra. Você pode colocar um panfleto grátis em um satélite, pode colocar na lua. Em princípio, a lua será mais cara. Por outro lado, se já existe uma base, é possível e necessário instalar um telescópio que funcione por muito tempo.
- E por que eles não usam satélites?- Você pode colocar satélites, mas entende que estamos falando de tamanhos grandes e um grande número de receptores de radiação. O comprimento de onda é de cerca de vinte metros. E por quanto tempo esse satélite permanecerá? Ao mesmo tempo, o telescópio na lua nem precisa ser reparado. Apenas “espalhe” o fio sobre a superfície. Por que a lua? O problema não é apenas colocar o satélite, mas que precisamos nos proteger da interferência da Terra - é muito quente nesse intervalo.
- Ou seja, você precisa construir na parte de trás?- Sim, a Lua é considerada aqui como uma proteção de um radiotelescópio de ondas ultra longas da radiação da Terra. Deve ser colocado nas costas ou em crateras nos postes. Naturalmente, a tarefa será transferir dados para a Terra. Se você colocar do outro lado da lua, precisará de um repetidor, e provavelmente será um satélite. Se você colocar os postes, poderá colocar o repetidor na borda da cratera. As opções são discutidas, incluindo a implementação de um telescópio em um satélite voando ao redor da lua. Então, parte do tempo, o telescópio é fechado pela Lua a partir da Terra e faz observações. E, consequentemente, quando é aberto, despeja dados na Terra.
Enquanto isso está sendo discutido no nível das idéias que precisam ser pensadas e elaboradas. Esta é a última janela ainda fechada do espectro eletromagnético no estudo do Universo.
Algumas palavras sobre possíveis problemas científicos. Começamos com um estudo da chamada era da ionização secundária. Esse é outro prêmio Nobel em potencial, pelo qual a radioastronomia de ondas longas nos últimos anos recebeu um forte impulso no desenvolvimento e interesse da comunidade mundial. O estudo da radiação de hidrogênio de diferentes distâncias cosmológicas no universo permite que você construa um mapa tridimensional do universo em uma linha de hidrogênio neutro. Quanto mais longe o hidrogênio, correspondentemente maior a onda. Em valor para a cosmologia, isso é comparável à radiação de relíquia.
Telescópio Espacial ESA Planck e seu CMB.LOFAR, SKA e outros projetos estão estudando a era da ionização secundária e mapeando o hidrogênio neutro em comprimentos de onda mais curtos. Para esta tarefa, também será útil ter um radiotelescópio de ondas ultra longas.
Não esqueça que cada nova janela no espectro eletromagnético trouxe suas surpresas - resultados que não podem ser previstos com antecedência. Espero que a última “janela” que estamos discutindo não seja uma exceção.
- Você mencionou o satélite lunar. Para mim, este tópico está próximo. Na sua opinião, na escala microssatélites, é possível implementar pelo menos um protótipo desse telescópio?"Se o
seu microssatélite lunar puder trazer algum tipo de dipolo ou um sistema de medição mais complicado, isso seria potencialmente útil". Uma questão importante é quanto a interferência interna do aparelho interferirá na operação do telescópio. Análise necessária.
- Vamos pensar no que acontece. Obrigada_____________________________________________________
Chefe de Pesquisa Espacial, Instituto Conjunto para VLBI na Europa
Leonid Hurwitz.
- O equipamento necessário para a radioastronomia de microondas é relativamente simples. Um receptor de radioastronomia para frequências nesta faixa (frequências abaixo de 10 a 15 megahertz) pode ser soldado por um amador de rádio escolar. É bem barato. E a quantidade de informação, grosso modo, é proporcional à frequência da operadora. O fluxo de dados é relativamente pequeno, um sistema digital moderno pode lidar com isso. Os sistemas de antena, apesar de seu tamanho - bastante grande - são muito simples. Pode ser apenas fios dispostos na superfície.
- E quanto tempo eles devem durar?- Yuri Kovalev já mencionado: o comprimento de onda é de cerca de 20 metros, portanto o tamanho da antena não deve ser menor. Ao mesmo tempo, existem tecnologias modernas que tornam a antena muito menor. Por exemplo, os telefones celulares operam com um comprimento de onda de 20 cm, embora antenas desse tamanho não sejam transportadas. Eles possuem antenas ativas e as mesmas tecnologias podem ser usadas no espaço. Mas para a superfície lunar, pode não ser necessário relaxar na superfície da lua ou mesmo no espaço sideral, uma bobina com um fio muito fino não será difícil. Não há diferença fundamental entre o satélite e a superfície.
Um satélite é mais lucrativo porque pousar na superfície da lua de qualquer tipo de carga útil é um negócio complicado e caro. A lua tem uma grande vantagem - é protegida contra interferências feitas pelo homem. Um satélite em órbita baixa ao redor da lua em uma determinada parte de sua órbita é obscurecido pela lua da terra, e isso pode ser usado. Portanto, um satélite é mais barato que um observatório lunar estacionário. Por outro lado, como voaremos para explorar a Lua, este trabalho exigirá a entrega de toneladas de carga, acrescentando-lhes várias dezenas de quilogramas de carga útil para radioastronomia não será difícil. E o efeito será colossal. Acho que um ou dois prêmios Nobel estão ocultos na radioastronomia de ondas super longas. Isso já é praticamente a lei: se algum parâmetro da configuração da pesquisa melhorar por uma ordem ou ordens de magnitude, ou se o trabalho começar em uma área completamente nova e não desenvolvida, haverá descobertas garantidas que são difíceis de prever. Isso se aplica totalmente ao nosso tópico.
Se houver vôos tripulados para a Lua, e eles definitivamente o farão, será imperdoável não usar essa oportunidade para implantar um radiotelescópio de ondas extra longas lá. Portanto, no futuro programa lunar, a radioastronomia será um passageiro passageiro e, no espaço sideral, você poderá criar um observatório independente. A motivação científica é a mesma, mas a vantagem do satélite é que você pode criar um enxame de microssatélites nos quais cada dispositivo carrega um elemento de antena, simples e leve. Esse enxame de satélites pode ser colocado em algum lugar na sombra da lua, por exemplo, no ponto Lagrange-2 do sistema Terra-Lua. Este ponto está localizado além da lua, lá os satélites serão protegidos contra interferências feitas pelo homem. A colocação neste momento tem várias limitações. Um ponto é uma posição tão ideal; de fato, um satélite nesse ponto executa a chamada "Figuras de Lissajous", e apenas em algumas etapas do seu movimento, aparece na sombra da lua.
Você pode colocar esse enxame em uma órbita lunar baixa. Então esse enxame passará parte de sua órbita no cone da sombra da Terra. Tais opções estão sendo consideradas, um projeto específico está sendo desenvolvido na China. Você pode pensar em lançar um observatório de ondas super longas em algum lugar muito, muito distante. Até agora, a interferência feita pelo homem da Terra será insignificante devido à distância. Mas você tem que voar muito longe. Lembre-se de que, na tela inicial do filme “Contato”, a espaçonave voa para longe da Terra e, a princípio, há muita interferência ao redor, depois se move cada vez mais longe e o sinal leva mais tempo para se propagar. Finalmente, eles interceptam a primeira transmissão das Olimpíadas de Berlim de 1936, depois os primeiros sinais de rádio - e o silêncio. Assim, o silêncio ocorre devido a dois fatores: primeiro, eles voaram tão longe que se moviam quase no tempo e, segundo, o fator distância afeta. A distância é proporcional ao quadrado no denominador. Ou seja, se você se aposentou dez vezes, a intensidade da interferência diminuiu cem vezes. Recuando dez vezes mais que a lua, reduziremos a interferência em cem vezes. Se partirmos cem vezes, reduzimos a interferência em dez mil.
Conseqüentemente, temos três métodos: na superfície do outro lado da lua, em um satélite lunar ou muito longe. Não há opção de voar muito longe no desenvolvimento real no momento. E há uma opção na lua e no satélite lunar. Isso é feito por colegas chineses no âmbito do programa Chang'e. Na Rússia, o programa lunar também está sendo revivido agora, existem projetos das “Lua-25”, -26, -27, -28 ... Infelizmente, até agora nenhum desses dispositivos possui carga útil para radioastronomia de ondas ultra longas. Isso é lamentável, pois permitiria "cortar a esquina" na corrida por descobertas nessa faixa. Em termos de tecnologia e custo, isso é relativamente simples. Construir um radiotelescópio de ondas ultra longas é muito, muito mais barato que o Radioastron ou outros da série Spectrum. A carga útil é simples, barata, mas garantida para trazer descobertas significativas.
Se falamos de um satélite de teste que seria adequado para nossos propósitos, um dispositivo pesando vários quilos seria suficiente. Desenvolvemos uma antena adequada para nossos propósitos, que não é um dipolo, mas um tripolo. Trata-se de uma simbiose de um dipolo convencional e de uma antena ativa com um amplificador, um conversor analógico-digital e um sistema de processamento e transmissão que retiram vários quilos. As dimensões foram obtidas como um pequeno tripé fotográfico. Se tal coisa é lançada em uma órbita lunar, é capaz de funcionar lá independentemente.
Você conhece a organização chinesa Harbin University of Technology? Eles trabalham ativamente com a CNSA em um projeto semelhante e estão tentando inserir isso no Chang'e. Além disso, como parte do programa Chang'e, as antenas estão sendo desenvolvidas em dois dispositivos Chang'e. Uma antena no repetidor de satélite e a outra no palco de pouso, pousando no lado oposto da lua.
Ilustração: chinaspaceflight.com.A possibilidade de fornecer carga útil super longa em ambos os dispositivos está sendo considerada. Em seguida, eles obterão um interferômetro de rádio com bases extra-longas, semelhantes ao RadioAstron, apenas na faixa de comprimento de onda extra-longo. A China localizará o repetidor exatamente no ponto Lagrange-2 do sistema Terra-Lua com as vantagens e desvantagens conhecidas desse ponto, sobre as quais já falamos. Este trabalho já está em andamento.
Obrigado por sua ajuda na preparação do material de Mikhail Mogilevsky, chefe do laboratório de física de processos magnetosféricos do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências .