Znanstvenici sve ozbiljnije razmatraju ideju teleskopa koji bi s Mjeseca mogao promatrati svemir bez atmosferskih ograničenja. Nova studija Keck instituta predlaže – upravo to.
Mjesečeva tišina kao savršeni laboratorij
Zemljina atmosfera stoljećima je bila i saveznik i neprijatelj astronomije. Oblaci, promjene temperature i turbulencije u zraku izobličuju svjetlost koja dolazi iz svemira, pa su najveći optički teleskopi morali dobiti složene sustave adaptivne optike kako bi “ispravili” izobličenja. Radio teleskopi pritom ne trpe zbog oblaka, ali moraju biti smješteni na “radio-tihim” mjestima, daleko od signala koje emitira čovječanstvo.
Ograničenja Zemlje potaknula su razvoj flote svemirskih teleskopa koji su, bez sumnje, preoblikovali naše razumijevanje svemira, od Hubblea do Jamesa Webba. No, kako piše Universe Today, ti su instrumenti skupi, tehnički složeni i, ako su postavljeni na udaljenim orbitama poput točke L1, praktički nedostupni servisnim misijama.
Zato ideja teleskopa na Mjesecu ne prestaje zaokupljati maštu znanstvenika. Mjesec dijeli brojne prednosti svemirskih teleskopa, nema atmosferu, nudi stabilno tlo i, s njegova udaljena strana, gotovo potpunu radio tišinu. Usto, izgradnja i održavanje opreme na Mjesecu mogla bi biti jednostavnija i jeftinija od misija u duboki svemir.
Najnoviji prijedlog dolazi iz Keck Institute for Space Studies (KISS) i opisuje mogućnost izgradnje optičkog interferometra, sustava u kojem više teleskopa djeluje kao jedno, stvarajući virtualni teleskop ekstremne rezolucije. Studiju su vodili stručnjaci s Lowell Observatoryja, JPL-a i Caltecha, uz sudjelovanje istraživača iz NASA-e, JAXA-e i brojnih sveučilišta.
Prašina, ekstremne temperature i moguća rješenja
Kako piše Universe Today, najveći izazov vidljiv je već na samom tlu: Mjesečeva površina prekrivena je finim, oštrim i izrazito abrazivnim slojem regolita. Astronauti misija Apollo već su pokazali koliko taj prašnjavi materijal može biti problematičan, nagriza brtve, hvata se za opremu i u vakuumu se elektrostatski “lijepi” na gotovo svaku površinu. Ipak, autori studije napominju da se rješenja za taj problem već aktivno razvijaju.
“Razvijaju se tehnologije koje učinkovito uklanjaju regolit sa površina, a mogu se primijeniti i u dizajnu interferometara”, navodi se u izvješću. Na primjer, Firefly Blue Ghost Mission 1 testirala je elektrodinamički štit za prašinu koji se pokazao uspješnim. Kineski lender Chang’e 3 nosio je ultraljubičasti teleskop koji je tri godine radio bez problema unatoč Mjesečevom prašnjavom okruženju.
Drugi izazov su ekstremne temperaturne promjene, danju do +120 °C, noću i do –170 °C. Takvi skokovi u temperaturi uništavaju elektroniku i optiku koja zahtijeva toplinsku stabilnost. No i ovdje Mjesec sam nudi dio rješenja: regolit je dobar izolator, pa bi se teleskopski elementi mogli djelomično ukopati radi smanjenja temperaturnih razlika. U kombinaciji s aktivnim i pasivnim sustavima hlađenja, to bi omogućilo stabilan rad u dugom vremenu.
Najpovoljnija su mjesta takozvane trajno zasjenjene regije (PSR), gdje temperatura gotovo ne varira. Te su lokacije izvrsne za infracrvene teleskope koji moraju ostati hladni, no problem bi moglo predstavljati nakupljanje leda i mraza koji bi ometali instrumente.
Zašto bi vrijedio trud
Usprkos tehničkim izazovima, znanstvenici smatraju da su prednosti daleko veće. Dva su ključna razloga: povećana prostorna rezolucija i osjetljivost. Lunarni interferometar nadmašio bi svemirske teleskope s jednom aperturom i bio osjetljiviji od svih zemaljskih interferometara. “Spoj visoke rezolucije i osjetljivosti otvara nova područja istraživanja svemira”, navode autori.
Zanimljivo, teleskopi na Mjesecu mogli bi imati 10 do 50 puta manje otvore od onih na Zemlji, jer bez atmosferske turbulencije mogu dulje integrirati svjetlost i dobiti oštrije slike. To znači da bi i manji instrumenti mogli nadmašiti današnje divove poput Kecka ili Very Large Telescopea.
Takva preciznost mogla bi riješiti neka od najtvrdokornijih pitanja moderne astrofizike. Jedno od njih je problem posljednjeg parseka, kako se točno spajaju supermasivne crne rupe u središtima galaksija. Lunarni interferometar mogao bi vidjeti duboko u te regije i razjasniti mehanizme njihova sudara.
Drugo veliko područje odnosi se na nastanak planeta. Iako znamo da su egzoplaneti posvuda, proces njihova formiranja iz protoplanetarnih diskova još je nedovoljno shvaćen. Novi instrument mogao bi prvi put promatrati te diskove s potrebnom razlučivošću da razjasni kako nastaju svjetovi slični Zemlji.
Osim toga, Mjesečev interferometar bio bi koristan za proučavanje površina smeđih patuljaka, eksplozija zvijezda, udaljenih galaksija i astrometriju. Autori navode da bi to bila “transformativna tehnologija” u potrazi za egzoplanetima sličnima Zemlji, jer bi omogućila precizna mjerenja pomaka zvijezda i masa planeta.
Od ideje do realizacije
Optička interferometrija već je dokazano učinkovita, instrumenti poput VLTI-ja i CHARA Arraya pokazuju koliko se detaljno mogu promatrati zvijezde. Pitanje više nije može li funkcionirati, nego kada i kako to izvesti na Mjesecu.
Autori ističu da su mnogi preduvjeti već ispunjeni. Broj letova prema Mjesecu ubrzano raste, kako državnih tako i privatnih. Znamo da se s prašinom može nositi, kao što je pokazala misija Chang’e 3. Dakle, ne kreće se od nule.
Ipak, prije nego što teleskop na Mjesecu postane stvarnost, potrebno je razviti ključnu infrastrukturu: mobilnost po površini, stabilnu komunikacijsku mrežu, opskrbu energijom te sustave koji mogu izdržati duge i hladne lunarne noći. Tek nakon toga dolazi najteži korak, osigurati financiranje i pokrenuti konkretne projekte.
Jedan od prvih prijedloga u tom smjeru je eksperiment MoonLITE, zamišljen kao misija s lenderom, roverom i dvama interferometarskim elementima promjera 50 centimetara, udaljenima stotinu metara jedan od drugoga. Iako bi trajao kratko, takav bi test mogao pokazati preciznost mjerenja u rasponu od mililučne sekunde i otvoriti put ambicioznijim lunarnim opservatorijima.
Zaključak izvješća jasno naglašava potencijal: “Susret zrele tehnologije optičke interferometrije i brzo napredujuće tehnologije pristupa i opstanka na Mjesečevoj površini pruža priliku za postizanje kutnih rezolucija i osjetljivosti višestruko većih od današnjih svemirskih i zemaljskih opservatorija.”
Drugim riječima, tehnologija je spremna, pitanje je samo imamo li volje i vizije. Ako želimo pogledati svemir s Mjeseca, možda više ne govorimo o snu, nego o sljedećem logičnom koraku ljudske astronomije
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
