نگاه به روزهای اولیه کیهان با آرایه تلسکوپی چین

چین قصد دارد منظومه‌ی ماهواره‌ای کوچکی را در مدار ماه قرار دهد و با ساخت تلسکوپی رادیویی با استفاده از آن‌ها، پنجره‌ی جدیدی را به روی کیهان بگشاید.

به‌گزارش اسپیس‌دات‌کام، آرایه‌ی تلسکوپی چین از یک ماهواره‌ی «مادر» و هشت فضاپیمای کوچک‌تر به اصطلاح «دختر» تشکیل خواهد شد. ژولئی چن، ستاره‌شناس سازمان ملی فضایی چین (CNSA) در کنفرانس نجوم از ماه که ابتدای امسال در لندن برگزار شد، گفت وظیفه‌ی ماهواره‌ی مادر پردازش داده‌ها و برقراری ارتباط با زمین است و دخترها سیگنال‌های رادیویی را از دورترین نقاط کیهان تشخیص می‌دهند.

قرار دادن چنین آرایه‌ای در مدار ماه از نظر فنی امکان‌پذیرتر از ساخت تلسکوپ به صورت مستقیم روی سطح ماه است. ناسا و سایر آژانس‌های فضایی در حال حاضر سرمایه‌گذاری روی ایده‌ی تلسکوپ قمری را به عنوان یکی از گام‌های بزرگ بعدی در نجوم در نظر می‌گیرند.

چن در طول کنفرانس بیان کرد که قراردادن آرایه‌ی تلسکوپی در مدار ماه به جای سطح ماه، چندین مزیت دارد و از نظر مهندسی بسیار ساده‌تر است. مجموعه‌ی مدارگرد نیازی به فرود و استقرار در سطح ماه ندارد و همچنین به دلیل تناوب مداری دو ساعته‌ی ماه، می‌توان از انرژی خورشیدی بهره گرفت. تأمین برق از مدار بسیار ساده‌تر از دریافت انرژی در سطح ماه است. اگر آرایه‌ی تلسکوپی روی سطح ماه مستقر شود و بخواهید در شبانگاه‌های ماه آسمان را رصد کنید، به اندازه‌ی ۱۴ روز زمینی باید انرژی آن را تأمین کنید.

چن همچنین افزود طرح پیشنهادی آن‌ها که «کشف آسمان در بلندترین طول موج» یا پروژه‌ی هونگ‌منگ نام دارد، می‌تواند تا اوایل سال ۲۰۲۶ در مدار ماه راه‌اندازی شود.

ستاره‌شناسان می‌گویند تلسکوپ روی ماه به آن‌ها امکان می‌دهد تا بتوانند تابش کیهانی را در بخشی از طیف الکترومغناطیسی که مطالعه‌اش از سطح زمین غیرممکن است، مشاهده کنند. این طیف، امواج رادیویی بلندتر از ۱۰ متر، یا به عبارت دیگر شامل امواجی است که فرکانس‌های زیر ۳۰ مگاهرتز (MHz) دارند.

چن می‌گوید: «اگر به بخش کم‌بسامد طیف الکترومغناطیسی نگاه کنید، متوجه خواهید شد که به دلیل جذب بسیار بالا [توسط جو زمین]، اطلاعات کمی در مورد [ناحیه‌ی] زیر ۳۰ مگاهرتز وجود دارد. این بخش تقریباً قسمتی خالی از طیف الکترومغناطیسی است، بنابراین ما می‌خواهیم این آخرین روزنه‌ی الکترومغناطیسی کیهان را باز کنیم.»

ستاره‌شناسان برای علاقه به این بخش از طیف الکترومغناطیسی دلایل خوبی دارند. آن‌ها معتقدند که این نوع تابش ممکن است پنجره‌ای رو به «عصر تاریک» یا دوره‌ی چند صد میلیون ساله‌ی اول پس از تولد جهان در انفجار بزرگ یا بیگ‌بنگ، به روی انسان باز کند.

در آن زمان، جهان نوپا پوشیده از لایه‌ای نفوذناپذیر از اتم‌های هیدروژن بود. حتی نور اولین ستاره‌ها که تازه شروع به شکل گیری کرده بودند، در آغاز نمی‌توانست از این مه عبور کند. بااین‌حال، ستاره‌شناسان می‌دانند که این هیدروژن اتمی خود نوعی سیگنال به نام «خط ۲۱ سانتی‌متری» منتشر می‌کند. به‌گفته‌ی ایان کرافورد، ستاره‌شناس از دانشگاه کالج لندن، خط ۲۱ سانتی‌متری که بخشی از باند ریزموج طیف الکترومغناطیسی است، از سال ۱۹۵۰ به ستاره شناسان کمک کرده است تا ابرهای هیدروژنی را در راه شیری، کهکشان خودمان ردیابی کنند.

اما ستاره‌شناسان هنگام جست‌وجوی خط ۲۱ سانتی‌متری از دوران جهان آغازین باید به دنبال تابش‌هایی با طول موج‌ بسیار بلندتری باشند. از آنجا که اثر انتقال به سرخ ناشی از انبساط پرشتاب جهان، تابش الکترومغناطیسی را از منابعی که در حال دورتر شدن از ما هستند به سمت طول موج‌های بلندتر می‌کشد، آن چیزی که تابش ریزموج ساطع‌شده از اتم‌های هیدروژن در اولین دوره‌ی آغاز کیهان بوده است، امروزه برای ناظران زمینی به صورت امواج رادیویی بلند به نظر می‌رسد. این دقیقاً همان نوع تابش الکترومغناطیسی است که ستاره‌شناسان می‌گویند از سطح سیاره‌ی ما مشاهده‌پذیر نیست.

بااین‌حال، سمت پنهان ماه بهترین مکان در منظومه شمسی برای جست‌وجوی این سیگنال مرموز محسوب می‌شود. نیمه‌ی تاریک ماه که از جو مسدودکننده‌ی زمین دور است، از اختلالات رادیویی انسان‌ساخت نیز مصون مانده است. سمت دور ماه در طول شب‌های قمری نیز دور از خورشید که منبع قدرتمند امواج رادیویی است، قرار می‌گیرد. ستاره‌شناسان معتقدند که سمت دور ماه آرام‌ترین منطقه‌ی رادیویی در کل منظومه‌ی شمسی است.

از آنجا که امواج رادیویی نوعی تابش الکترومغناطیسی با بلندترین طول موج هستند، تلسکوپ‌هایی که می‌توانند از منابع خود در آسمان با وضوح کافی نقشه‌برداری کنند، به استفاده از چندین آنتن که در منطقه‌ای بزرگ توزیع شده‌اند، نیاز دارند. این هدف برای منظومه‌ی ماهواره‌ای چین با ماهواره‌هایی که در مداری یکسان به دور ماه می‌چرخند، در فضا تحقق خواهد یافت. زمانی که ماهواره‌ها در سمت پنهان ماه قرار بگیرند، اطلاعات مورد نیاز را جمع‌آوری می‌کنند. سپس در هنگام گذر از سمت پیدای ماه، ماهواره‌ی مادر این اطلاعات را به زمین مخابره می‌کند.

دانشمندان چینی قبلاً تلاش کرده‌اند تا این رویکرد را با استفاده از دو ریزماهواره به نام‌های لانگیجانگ ۱ و لانگیجانگ ۲ آزمایش کنند. این دو فضاپیما که با نام «اکتشاف آسمان در بلندترین طول موج‌ رهیاب» نیز شناخته می‌شوند، در مأموریت چانگ‌ای ۴ در سال ۲۰۱۹ به ماه سفر کردند. لانگیجانگ ۱ در همان اول، هنگام ورود به مدار ماه شکست خورد. بنابراین ستاره‌شناسان فقط موفق شدند که اطلاعاتی از لانگیجانگ ۲ به دست آورند. چن می‌گوید اندازه‌گیری‌های این کاوشگر نشان داده که در سمت پنهان ماه، به‌طرز باورنکردنی سکوت حکمفرما است.

ستاره‌شناسان انتظار دارند که پس از عملی‌شدن پروژه‌ی آرایه‌ی تلسکوپی چین، فراتر از سیگنال هیدروژن اتمی، درباره‌ی عصر تاریک بیاموزند. زمانی که ستاره شناسان دریابند چگونه باید این سیگنال را پیدا کنند، احتمالاً چهره‌ای پیش‌تر دیده‌نشده از کیهان ظاهر خواهد شد. میدان‌های مغناطیسی سیاره‌های فراخورشیدی خارج از منظومه شمسی نیز می‌توانند خود را در امواج رادیویی بلند نشان دهند و برخی از محققان امیدوارند که ایده‌ی ‌آرایه‌ی تلسکوپی بر فراز ماه، به آرزوی کشف حیات فرازمینی هوشمند نیز جامه‌ی عمل بپوشاند.