我們能把望遠鏡放在月球背面嗎？

有人想在月球的另一邊建造一個天文台嗎？很多次！目前小UV-sensitive望遠鏡在月球上，落在2013年作為中國的一部分著陸器嫦娥3號，它採取了一些有趣的圖片從月球中繼回到我們但它是被放置在月球附近，隨著探測器以便於與地球通訊。

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LROC WAC顏色(689 nm,415 nm,321 nm)在WAC日落BW圖像上重疊。注意到著陸地點接近紅色和藍色的瑪麗亞。圖片版權：NASA/GSFC/Arizona State University

一般來說月球被認為是放置望遠鏡的一個有趣的地方，因為它是一塊穩定的地面，周圍沒有大氣干擾望遠鏡。有許多波長的光，目前只能從軌道太空望遠鏡觀測到——紫外線主要被我們的大氣層阻擋，如伽瑪輻射和紅外線。所以如果你能在月球表面放置一個紫外線望遠鏡(就像中國的著陸器一樣)，你就有了一個不需要陀螺儀來穩定望遠鏡的裝置，它可以在不受地球大氣干擾的情況下自由觀察。

月球並不是放置所有望遠鏡的理想場所——你的望遠鏡必須非常耐用，才能在日光和陰影之間的極端溫度下存活下來。溫度從- 298f到224F這對電子產品來說並不是一個特別好的地方。溫度超過400度每兩周一次就不是為懦弱者準備的。

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國際天文學聯合會的第312號環形山地區，一個阿波羅11號的偏斜圖，直徑約30英里。圖片版權：NASA

月球上的光學望遠鏡也同樣棘手——每個月都有兩周的時間，望遠鏡在白天不管你把它放在哪裡。這架望遠鏡必須在極端高溫下存活兩周，然後冷卻下來然後才能觀察到最多兩個星期。紅外攝像機更合適，紅外望遠鏡上的熱照相機對熱量非常敏感(通過設計)，沒有能夠完全屏蔽太陽的照相機，就像我們為太空望遠鏡所做的那樣，探測器在幾個月的溫度周期後很可能會不高興。

尤其在月球的另一邊，有一個額外的複雜因素——在月球的遠端很難與任何事物進行交流。無線電波無法到達它所以軌道飛行器在月球背面(從地球的角度來看)已經習慣了通訊中斷。只有一種類型的天文台，這是一個明確的好處——無線電。

在地球上幾乎所有的事物都與無線電波長中的天體物理源的清晰觀測相干擾。從雷達，到手機，到微波，到GPS衛星通訊，再到數碼相機，都將干擾來自太空的信號。一般來說唯一的解決辦法是把射電望遠鏡離儘可能多的東西遠遠的。但是月球的遠端是由月球的整個大部分屏蔽的，而且它確實是一個沒有干擾的區域，可以放一個射電望遠鏡。

這不是問題或者我們已經有了月球射電望遠鏡。對於射電望遠鏡來說，溫度的壓力仍然很大。一種選擇是在月球隕石坑內建造一種像Arecibo這樣的盤子，但這將是一個技術上的挑戰，在月球上沒有更重要的人類存在。然而一些射電望遠鏡可以很好地使用簡單的電子設備。例如LOFAR望遠鏡分散在歐洲各地，主要由大量非常簡單的天線組成，而不是由複雜的機器組成，這些天線是由新墨西哥的大型陣列天線組成的。原則上我們可以將類似的簡單天線分散到月球遠端，並創建一個非常大的射電望遠鏡。

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照片顯示低頻段天線(LBA)的低頻陣列(LOFAR)，一種干涉式射電望遠鏡在歐洲建立。在天線的右後方，可以看到一個LOFAR客艙，裡面有電子設備。整個陣列由數千個這樣的天線組成。圖片版權：A. R. Offringa, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

另一方面我們仍然希望得到數據。從月球的遠端直接發射，就像軌道飛行器可以證明的那樣是不可能的。那麼我們怎樣才能把數據傳回地球呢？你的兩種選擇是一種重載的電纜，它在月球上延伸到足夠遠的地方，地球是可見的，如果你能感覺到世界各地的工程師在畏縮，別擔心——這不是首選的解決方案。更好的解決方案是將一顆通訊衛星送入環繞月球的軌道，其主要作用將是在月球地面上的望遠鏡與地球之間進行通信，而地球在軌道上又能看到。雖然這些通信可能是對望遠鏡的干擾的來源，但只要望遠鏡不再試圖看到遠處的物體，而它的通訊卻在頭頂上，它就不會成為一個問題。

除了開發一種在月球上部署大量天線的方法之外，目前的主要挑戰就是成本。雖然我們目前還沒有火箭可以把人類送上月球，但近年來我們確實已經將軌道飛行器送上了月球。然而這是昂貴的而且NASA的預算越來越受到限制，將望遠鏡的資金聚集在月球的另一邊將是主要的限制因素。

作者：Jillian Scudder （物理與天文學助理教授）

來自：forbes

編譯：中子星

審校：博科園

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