Mô tả của một nghệ sĩ về tàu vũ trụ DAPPER trên quỹ đạo quanh mặt trăng.
(Ảnh: © NASA / JPL-Caltech / Jack Burns, Đại học Colorado, Boulder)
Nhiệm vụ của NASA đối với đưa con người trở lại mặt trăng có thể thúc đẩy một lĩnh vực nghiên cứu có vẻ không đặc biệt là mặt trăng: vũ trụ học.
Nhưng phía xa của mặt trăng có thể là một nơi mạnh mẽ để trả lời một số câu hỏi hấp dẫn nhất về vũ trụ - và sự thúc đẩy của NASA để đưa con người trở lại mặt trăng có thể giảm giá đủ để biến khoa học này thành hiện thực. Ngay cả một nhà khoa học dẫn đầu thúc đẩy NASA điều tra các nhiệm vụ này cũng thừa nhận đó không phải là ý tưởng trực quan nhất khi lần đầu tiên nghe về nó.
Jack Burns, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Colorado Boulder, nói: "Chúng tôi là các thẩm phán [hội chợ khoa học] cùng nhau và họ hỏi tôi nghĩ gì về kính viễn vọng trên mặt trăng". "Và tôi đã nói, tôi không nghĩ gì nhiều về nó cả. Nó không xảy ra với tôi."
Kể từ đó, anh và đồng nghiệp đã nghĩ về nó rất nhiều. Kết luận của họ là các đài quan sát ở phía xa của mặt trăng cung cấp một cơ hội duy nhất cho các nhà thiên văn học hiện đại. Burns đã dành năm nay để suy nghĩ thông qua hai khái niệm nhiệm vụ cụ thể được thiết kế để tận dụng, đặc biệt tập trung vào giai đoạn trước khi các ngôi sao bắt đầu hình thành, được gọi là thời kỳ đen tối.
"Nghe có vẻ đáng ngại", Burns nói về kỷ nguyên, nhưng đối với các nhà khoa học, nó chủ yếu chỉ là hấp dẫn. "Nó có rất nhiều vật lý thực sự thú vị ở đó và là cơ hội để chúng tôi thử nghiệm mô hình vũ trụ tiêu chuẩn, và để xem liệu chúng ta có thể phá vỡ nó hay không. Bạn biết đấy, các nhà thiên văn học luôn muốn phá vỡ mọi thứ."
Những quan sát này dựa vào việc có thể bắt được khá lâu sóng radio, rất khó nghiên cứu từ Trái đất vì sự can thiệp từ công nghệ của con người trên bề mặt và quỹ đạo của hành tinh. Đó là sự hấp dẫn của phía xa của mặt trăng: Đó là nơi duy nhất trong khu phố của chúng tôi được bảo vệ khỏi tất cả các tia sáng trò chuyện của chúng tôi.
"Mặt trăng là một môi trường hiếm có như vậy," Burns nói. "Đây là nơi thực sự yên tĩnh duy nhất trong toàn bộ hệ mặt trời bên trong để thực hiện các quan sát ở tần số vô tuyến rất thấp, mà, hóa ra ngày nay, thực sự là cửa sổ chưa mở cuối cùng của phổ điện từ."
Vì vậy, Burns và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một báo cáo về hai khái niệm khoa học vô tuyến xa xôi cho NASA, đang tìm kiếm nghiên cứu khoa học có thể cõng trên chương trình Artemis, cơ quan này đẩy con người lên mặt trăng vào năm 2024. NASA Quản trị viên Jim Bridenstine đã tham khảo một trong những dự án radio, một nhiệm vụ quỹ đạo, trong một cuộc họp báo về chiến dịch đó, được đặt tên là Chương trình nghệ thuật, vào ngày 9/12.
"Tất cả các khoa học này và tất cả các kiến thức này và tất cả các khả năng này sẽ có sẵn cho chúng tôi bởi vì chúng tôi lần đầu tiên đưa con người lên mặt trăng kể từ năm 1972", ông nói. "Chúng ta có thể nhận được rất nhiều thông tin và khoa học vật lý thiên văn hơn bao giờ hết nếu không có kiến trúc này trên mặt trăng."
Kiến trúc đó bao gồm Cổng, một trạm dừng của NASA cho robot và con người bị ràng buộc cho bề mặt mặt trăng. Mô-đun đầu tiên của Gateway có thể ra mắt vào năm 2022 và nhiệm vụ đầu tiên mà ông và các đồng nghiệp mô tả có thể bay vào năm tới, Burns nói, dựa vào truyền thông được phát triển cho trạm dừng.
Dự án khoa học, được gọi là Dark Ages Polarimatures Pathfinder, hay DAPPER, là một tàu vũ trụ quay quanh mặt trăng, dành khoảng một phần ba thời gian của nó trong vùng yên tĩnh vô tuyến ở phía xa của mặt trăng.
Cả Burns và Bridenstine đều nói rằng việc xây dựng DAPPER trong bối cảnh chương trình Artemis sẽ giảm chi phí cho nhiệm vụ. Burns cho biết dự án được thiết kế với mức giá 50 triệu đô la trong tâm trí; Bridenstine nói rằng việc điều hành nhiệm vụ một cách độc lập sẽ tiêu tốn khoảng 500 triệu đô la, nhưng việc có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của Gateway sẽ giảm mức giá đó xuống còn khoảng 90 triệu đô la.
Việc thúc đẩy gửi thiết bị thiên văn vô tuyến với chương trình Artemis không rút ra được tính kịp thời của nó một cách thuận tiện. Đó cũng là một vấn đề cấp bách, kể từ khi vội vã lên mặt trăng NASA, các quốc gia khác và các công ty tư nhân có thể dẫn đến công nghệ vượt qua các tín hiệu vô tuyến này từ vũ trụ sơ khai, giống như cách nó làm trên Trái đất.
"Một phần lý do chúng tôi muốn thực hiện việc này sớm hơn là sau này chúng tôi muốn đến đó trước và quan sát trong khi môi trường vẫn còn nguyên sơ", Burns nói.
DAPPER sẽ dễ thực hiện hơn các dự án khác mà Burns và các đồng nghiệp của anh đã xem xét, được gọi là Mảng Farside cho các cuộc điều tra khoa học vô tuyến của thời kỳ đen tối và ngoại hành tinh (PHÍA XA).
Dự án đó sẽ quá giang trên một tàu đổ bộ mặt trăng thương mại, giống như những người NASA đang thuê để mang các dụng cụ khoa học của riêng mình lên bề mặt mặt trăng. Sau đó, một rover sẽ triển khai 128 anten trên 6 dặm (10 km) về phía xa để bắt sóng radio. Dự án như vậy có thể mở ra vào giữa đến cuối những năm 2020, Burns nói và tiêu tốn khoảng 1 tỷ đô la.
Ngoài việc nghiên cứu vũ trụ học, một mảng như vậy cũng có thể giúp các nhà thiên văn học hiểu được ngoại hành tinh nào có thể có lợi nhất cho sự sống. Một thành phần quan trọng, các nhà khoa học tin rằng, có thể là một từ trường nó bao bọc khắp hành tinh và giữ một bầu không khí tại chỗ.
"Chúng tôi có thể đã đi đến kết luận dự kiến rằng để hình thành cuộc sống như chúng tôi, cuộc sống như chúng tôi biết, việc có một từ trường là rất quan trọng", Burns nói. Và những từ trường này sẽ "sáng lên" khi nhìn bằng kính viễn vọng vô tuyến, ông nói. "Đây là cách duy nhất để tìm kiếm từ trường, với một loạt các kính thiên văn tần số thấp ở phía xa mặt trăng."
- Trung Quốc Chang'e-4 Rover giữ những bức ảnh tuyệt đẹp về phía xa của mặt trăng
- Hình ảnh mặt trăng tuyệt vời từ tàu quỹ đạo trinh sát mặt trăng của NASA
- Hình ảnh từ Far Side của Mặt trăng! Trung Quốc Chang'e 4 Lunar hạ cánh trong hình ảnh
