Als je de meest maagdelijke, schoonste foto's van ons universum wilt, kun je het beste de aarde verlaten. Hier op onze planeet kun je een heleboel allerlei effecten vinden die onze weergavemogelijkheden verstoren. Lichtvervuiling beperkt ons gezichtsveld; de atmosfeer schaadt onze vastberadenheid en ons vermogen om helder te zien; wolken en weer verhinderen dat we licht opvangen; De zon en de aarde zelf blokkeren een groot deel van ons gezichtsveld vanaf elke plek op aarde.
Toch hebben observatoria zoals Hubble, Chandra, Fermi, Spitzer en anderen aangetoond hoe efficiënt ruimtetelescopen kunnen zijn. De opvattingen en gegevens die ze naar de aarde terugkeerden, leerden ons veel meer dan vergelijkbare waarnemingen van de aarde konden leren. Waarom zou je dan geen telescoop op de maan plaatsen? Geloof het of niet, dit is een vreselijk idee. Ze heeft maar één positief punt. En dat is waarom.
Telescoop op de maan: is het slecht?
De maan lijkt op het eerste gezicht misschien een ideale plek om een telescoop te plaatsen. Het heeft vrijwel geen atmosfeer, waardoor de angst voor lichtvervuiling wordt geëlimineerd. Het bevindt zich ver van de aarde, wat de interferentie van door mensen geproduceerde signalen aanzienlijk zou moeten verminderen. Extra lange nachten betekenen ook dat u 14 dagen lang zonder onderbreking hetzelfde doelwit kunt observeren. En omdat je vaste grond hebt, heb je geen gyroscopen of zweefwielen nodig. Het lijkt erop dat alles cool is.
Maar als je begint na te denken over hoe de maan rond de aarde draait, het hele maan-aarde-systeem dat rond de zon draait, begin je enkele van de problemen te begrijpen waarmee dit hele idee onvermijdelijk wordt geconfronteerd.
Ten eerste, als je je telescoop op de maan plaatst, welke kant kies je dan: dichtbij of veraf? Elk van hen heeft zijn eigen nadelen.
Promotie video:
Als je je telescoop op de nabije (naar de aarde gerichte) kant van de maan plaatst, zul je altijd de aarde zien. Dit betekent dat u signalen kunt verzenden en ontvangen, uw telescoop kunt bedienen en gegevens kunt downloaden met vrijwel geen vertraging, met als enige beperking de lichtsnelheid. Maar daaruit volgt ook dat interferentie van de aarde, zoals omroepsignalen, altijd een probleem zal zijn waar je mee te maken hebt.
Aan de andere kant, als je aan de andere kant van de maan bent, ben je redelijk effectief in het beschermen van jezelf tegen alles wat van de aarde komt, maar je hebt ook geen direct datapad of het onderhouden van een communicatiesignaal. We zullen een extra mechanisme, een orbiter, moeten installeren of communicatie naar de nabije kant moeten voeren om de telescoop te bedienen.
In ieder geval zul je veel problemen hebben waar je mee te kampen zult hebben en die je meestal niet aantreft in de afgrond van de interplanetaire ruimte. De twee grootste:
Maanbevingen. Denk je dat het de maan is die de getijden op aarde regeert? De getijdekrachten die de aarde op de maan uitoefent, zijn 20 keer sterker dan de getijdenkrachten die de maan op de aarde uitoefent. Er zijn er genoeg om nogal ziekelijke maanbevingen op de satelliet uit te lokken.
Temperatuur verschil. Vanwege de getijdenblokkering van de maan door de aarde en zijn extreem langzame rotatie, baadt hij bijna constant in zonlicht gedurende 14 dagen en stort zich vervolgens gedurende 14 dagen in totale duisternis. De temperatuur overdag kan oplopen tot meer dan 100 graden Celsius en 's nachts koelt de maan af tot -173 graden.
Hoewel een ruimtetelescoop zijn temperatuur kan regelen door middel van actieve of passieve koeling (of een combinatie van beide), moet de telescoop afkoelen tot onder de temperatuur van de golflengten die hij probeert waar te nemen, anders zal de ruis het bedoelde signaal verduisteren. Dit zou een enorm nadeel zijn voor ultraviolette, optische of infrarode astronomie, als ze zich op de maan zouden proberen te ontwikkelen.
Het ontwerpen van een telescoop die deze extreme temperaturen kan weerstaan en toch werkt, is een hele klus. Het is niet verwonderlijk dat de enige telescoop op de maan die we hebben, de ultraviolette telescoop van de reiziger is, die aan de zijkant werkt op golflengten waarbij de atmosfeer van de aarde bijna al het licht absorbeert.
Voor de meeste toepassingen zou de ruimte een betere optie zijn dan de maan. Gezien de extreme temperaturen en de moeilijkheid om met de aarde te communiceren, heeft het maanoppervlak meer nadelen dan een oppervlak waarop gebouwd kan worden of iets anders kan.
Maar er is een heel specifieke toepassing die de maan biedt: radiotelescopen. De aarde is een ongelooflijk "radio-luide" bron, om natuurlijke en menselijke redenen. Zelfs in de ruimte doordringen de signalen van de aarde het hele zonnestelsel. Maar de maan biedt een enorme immuniteit voor de radiosignalen van de aarde: de andere kant van de satelliet gebruikt letterlijk het hele maanlichaam als een schild.
Kosmoloog Joe Silk schreef eerder dit jaar het volgende:
We konden signalen voor inflatie, de eerste stadia van de oerknal en de vorming van de eerste sterren in het heelal detecteren met de maanradiotelescoop. Hoewel er hoop is om dit op aarde of in de ruimte te doen, biedt het verre maanoppervlak meer gevoeligheid omdat het van de aarde wordt afgeschermd door een schild dan enige andere optie.
Tegenwoordig, wanneer een ruimtevaartuig voorbij de maan gaat, gezien vanaf de aarde, raakt het een radio-black-out. Het feit dat radiogolven niet door de maan kunnen gaan, betekent dat er gedurende deze tijd geen signalen kunnen worden verzonden of ontvangen. Cirkelende satellieten, verre stations of rovers en zelfs Apollo-astronauten verliezen hun vermogen om met de aarde te communiceren.
Maar dit betekent ook dat ze beschermd zijn tegen allerlei vervuilende radiosignalen die op aarde worden gegenereerd. GPS-communicatie, microgolven, radar, cellulaire en wifi-signalen en zelfs digitale camera's behoren tot de vele aardse bronnen die radio-observatoria besmetten. Maar aan de andere kant van de maan zijn alle storingsbronnen 100% geblokkeerd. Dit is de schoonste radioastronomische omgeving die je je kunt voorstellen.
Dr. Gillion Scudder merkt ook op dat dit idee zijn nadelen heeft. Gegevensoverdracht vereist zoiets als een orbitaal apparaat dat kan communiceren met zowel de aarde als de telescoop. Een telescoop of array van radiotelescopen moet worden gebouwd en ingezet op de maan en aan elkaar worden gekoppeld als er sprake is van een array (en deze optie verdient de voorkeur). Als alternatief kunnen kabels naar de nabije kant worden geleid voor gegevensoverdracht naar de aarde.
En het grootste probleem zijn de kosten. Het vervoeren van materiaal naar de maan, landen op het maanoppervlak, inzetten en nog veel meer is een kolossale klus. Zelfs het meest bescheiden voorstel, de Lunar Array for Radio Cosmology (LARC), bestaat uit meer dan honderd eenvoudige designantennes verspreid over een bereik van twee kilometer. Het project kost $ 1 miljard en wordt, als het wordt gebouwd, de duurste radio-array in de geschiedenis van de aarde.
Vrijwel elk verstandig astronomisch voorstel impliceert dat de ruimte veel beter is dan het maanoppervlak voor plaatsing van een telescoop. Temperatuurdalingen treden op alle punten op de maan op. Alleen radioastronomen zouden het voordeel kunnen behalen door een telescoop aan de andere kant van de maan te plaatsen, maar die kans zou een aardige cent kosten.
Totdat we een manier vinden om kosten te besparen of iets beters te bedenken, is het hoogst onwaarschijnlijk dat we ooit een maantelescoop zullen zien die beter presteert dan andere opties. Het universum gaat nergens heen, het wacht op ons om zijn geheimen te onthullen.
Ilya Khel