中國的月球探測任務將助人類了解宇宙的「黑暗時代」

在本月中國即將發射的「鵲橋」衛星上，將搭載一個荷蘭製造的無線電接受機，它將幫助我們了解宇宙誕生最初的幾億年——也就是第一顆恆星出現之前，所謂的「宇宙黑暗時代（cosmic dark ages）」——所發生的事情。

作為中國探月工程的一部分，中國的航天工作者計劃在2018年的下半年發射嫦娥四號月球探測器。但在此之前，需要在5月21日發射一顆中繼衛星「鵲橋」，來為嫦娥四號提供通信支持。這顆衛星發射後，將穩定的運行在地球與月球的引力平衡點「地月系統拉格朗日-2點」。

雖然「鵲橋」是一顆通訊中繼衛星，但除了通信任務之外，它的上面還會搭載一個由荷蘭製造的無線電接收機，來幫助人類在低頻段聆聽宇宙，尋找宇宙大爆炸後最初的幾億年中殘存的線索。

「鵲橋」（放大鏡中的L2點）與地球、月球的相對位置

荷蘭-中國低頻探測器（NCLE）工程

這項任務是射電天文學研究可以在大氣層之外進行的有力證明。在此，接收機可以有效的探測關鍵的無線電頻段，遠離塵世的干擾。「將整個研究帶到外太空是極具吸引力的」，同樣在開發小型射電探測衛星的，在麻省理工學院的海斯塔克天文台工作的邁克爾·赫奇特（Michael Hecht）說道。

而對於歐洲的天文學家來說，這是一次與中國合作的重要嘗試，這能幫助他們進行一些NASA拒絕與之合作的研究。

這次合作名為「荷蘭-中國低頻探測器（Netherlands-China Low-Frequency Explorer）工程」，縮寫為NCLE。在2015年荷蘭的貿易代表團訪問中國期間，兩國討論並同意開展了這一項目。由於荷蘭在射電天文學上實力很強，中國又有明確的月球探測計劃，因而雙方可謂「一拍即合」。NCLE的首席研究員，荷蘭拉德堡大學的海諾·法爾克（Heino Falcke）說：「實驗的一半在於如何合作。」而中方的負責人也表示：「對於雙方，這都是一個非常有挑戰性的工作…不同的文化、習慣、語言、工作方式。」

探測宇宙的「黑暗時代」

回到之前提到的「黑暗時代」。為了「看到」宇宙第一顆恆星出現的時刻，天文學家們一直都在尋找原始的中性氫氣中，電子自發反轉自旋方向時發出的信號。這些信號在誕生之初本來是波長較短的射電波，但這些信號在130億年的漫長旅行中，宇宙的膨脹效應使它們已經成了波長很長的低頻波。

宇宙的演化歷程，恆星形成之前即為「黑暗時代（Dark ages）」

由於這個信號混雜在宇宙輻射源與其他物體造成的無線電雜訊之中，所以很難分辨出來。目前，只有一組在澳大利亞的地面射電望遠鏡給出了一個這樣的信號。

但「鵲橋」則會在一個更為「安靜」的地方進行探測。不過，為了與地球進行通訊，「鵲橋」不能完全待在月球的陰影之中，這意味著NCLE依然要受到一定的地球干擾信號。但是，由於沒有大氣層的阻擋，NCLE可以更容易的探測到30兆赫茲以下的低頻信號。

需要指出的是，「鵲橋」到達目的地後，NCLE不能立即開始工作，它需要等待嫦娥四號完成其主要任務：探索月球南極的艾特肯盆地，之後才能在2019年3月左右打開它的碳纖維天線。除了上面提到的「宇宙黑暗時代」，研究人員還會利用它來探測太陽耀斑、木星極光以及來自銀河系的無線電信號。「沒有什麼比真實數據更好了」，法爾克說。

中方計劃

中國的NCLE團隊則還有自己的計劃：「鵲橋」會在到達目的地後向月球軌道釋放出兩個微型衛星，用來研究太陽的射電爆發，而在嫦娥四號上還會另有一台接收器。另外，中國研究團隊還會嘗試將NCLE接收的信號與地球表面探測器採集的信號相結合，以獲得更高的測量精度，這被稱為「干涉測量法（interferometry）」。中方研究人員表示，只要探測器足夠靈敏，這種干涉測量法可以幫助我們繪製出全新的宇宙全景圖。

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