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中国卫星发射启动了向月球远端发射野心勃勃的任务

2020-02-16 18:33:20来源:

中国迈出了开创性的登月任务的第一步。5月21日,一个探测器从西昌卫星发射中心发射升空,驶向月球之外,准备在那里充当Chang-4登陆器的通信站。美国希望该着陆器能在今年晚些时候成为第一个降落在月球另一端的飞船。

由中国科学院设计的中继探测器名为Queqiao,它还进行了两个开创性的射电天文学实验。两者都是原理证明任务,旨在测试探索宇宙历史中称为黑暗时代的技术。在星系和恒星开始形成之前,宇宙存在的最初的几亿年几乎是不可能从地球上研究的。但是,从这个时代开始的辐射光谱(当物质像薄薄的冷雾一样几乎均匀地分布在整个太空中时)可以揭示有关普通物质与宇宙中暗物质相比分布的信息。

第一个实验是荷中低频资源管理器(NCLE)。它仍将依附在Qu桥上,Qu桥将在“月球L2”附近徘徊,这是一个距月球约60,000公里的重力静止点,该静止点跟踪着绕地球绕月球的轨道(见“侧卫星”)。荷兰建造的NCLE实验将尝试利用那里的相对安静来测量频率在1兆赫兹至80兆赫兹之间的无线电波,这些无线电波来自太阳系,银河系及其他地区。该频段的大部分被地球大气所阻挡,但宇宙学家预计它会包含来自黑暗时代的信息。在该波段的高端附近,还出现了第一批恒星发出的“曙光”信号,这些信号在大爆炸之后大约2亿年就亮了,显然是在今年早些时候首次被发现。其他实验正在尝试复制这些结果(但NCLE正在测试用于识别来自黑暗时代的低频信号的技术。)

从地球上看,Qu桥在其轨道的至少一部分上将被月食所遮盖,这可能使NCLE受益,因为它的天线将被进一步屏蔽,使其免受不断从我们星球泄漏的无线电噪声的影响。尽管如此,观察时间和将数据发送回地球的带宽仍将受到限制。而且由于Queqiao主要被设计为数据中继站(其名称来自民间喜故事,喜about形成了横跨天空的桥梁),因此它并未针对射电天文学进行优化。荷兰奈梅亨拉德布德大学的射电天文学家,实验科学负责人海诺·法尔克说,这意味着,即使不是不可能,这个示威者任务也将具有挑战性。尽管如此,NCLE是“探索黑暗时代和宇宙黎明的开创性和重要的第一步”?科罗拉多大学博尔德分校的天体物理学家杰克·伯恩斯(Jack Burns)说,他正在领导一项具有类似目标的NASA任务提案。

为避免危及Queqiao探测器,任务控制将仅在Chang'檈-4着陆任务完成后才部署NCLE天线,NCLE经理拉德布德的天文学家Marc Klein Wolt说。他说,但是NCLE可能会继续收集数据好几年了。

卫星破裂

用Qu桥发射的第二个实验由两个较小的卫星组成,分别是龙江1号和龙江2号,它们将脱离母舰并绕月球飞行。这些仪器由中国哈尔滨工业大学的研究人员建造,将测试射电天文技术的技术,即超长基线干涉测量法(VLBI)。这种方法组合了来自多个无线电天线的数据,以创建分辨率比单碟天线高得多的图像。

Falcke等人长期以来一直在研究使用大型月球轨道器(或在月球表面)进行VLBI的可能性,以绘制来自黑暗时代和宇宙黎明的信号在整个天空中的变化图。克莱因·沃尔特(Klein Wolt)说,他的团队可能会尝试将NCLE的数据与两个月球轨道器的数据,甚至是Chang'檈-4着陆器本身的无线电天线的数据相结合。

檈-4号飞行任务是中国雄心勃勃的月球探索计划的又一步骤,该计划旨在在未来十年内建立月球基地,并在2030年代开始人类探索。月球着陆器将搭载流动站,最初是为Chang'檈-3的后备飞机设计的,Chang'檈-3于2013年成为自1976年以来第一架在月球上软着陆(而不是坠毁着陆)的飞船。现在,Chang'檈-4的用途得到了重新调整,任务的主要科学目标是研究月球隐藏面的地质情况,而月球隐藏的侧面比熟悉的近侧面更多。

该着陆器进行了一些实验,包括由重庆大学建立的密封生态系统,该实验将测试蚕卵孵化时,马铃薯和拟南芥种子是否发芽并进行光合作用,以及这些蠕虫产生的二氧化碳。由德国科学家建造的另一个实验将测量未来访问月球表面的宇航员所面临的辐射。漫游车将与着陆器分离,绕月球表面移动,将携带包括瑞典团队建造的太阳风探测器在内的仪器。

自然557,478-479(2018)