Måneteleskop skal se tilbake til big bang

Nasa vil bygge et enormt teleskop i et krater på månens bakside for å undersøke universets fødsel. Men det er bare begynnelsen. Astronomer vil installere en hel rekke teleskoper og gjøre månen til én stor stjernekikkert.

Nasa vil bygge et enormt teleskop i et krater på månens bakside for å undersøke universets fødsel. Men det er bare begynnelsen. Astronomer vil installere en hel rekke teleskoper og gjøre månen til én stor stjernekikkert.

Claus Lunau & Shutterstock

Allerede før romteleskopet Hubble ble sendt opp i 1990, diskuterte astronomer verden over hva etterfølgeren skulle være. Skulle det være et større teleskop i bane rundt jorden? Eller hva med en stjernekikkert på månen? Astronomen Garth Illingworth foreslo et måneteleskop på 16 meter i diameter (Hubbles er 2,4 meter).

Hubbles etterfølger ble James Webb-teleskopet, som skal sendes ut i verdensrommet neste år. Men nå tas Nasa idé om et måneteleskop opp igjen.

Planen er å bygge solsystemets største teleskop, med en diameter på en kilometer, i et krater på månens bakside. Den amerikanske romorganisasjonen har valgt ut en forskergruppe som skal utvikle teknologien til det nye teleskopet, som har fått navnet Lunar Crater Radio Telescope.

Et teleskop av den typen kan fange opp signaler fra verdensrommet som aldri når til jorden fordi de bremses av partikler fra solen, og samtidig blokkerer kommunikasjonssignaler til og fra satellitter samt de øverste lagene av atmosfæren vår for signalene.

Med en gigantisk parabolskjerm på månen kan forskerne tyde signaler som stammer fra det tidligste universet, og dermed kan de svare på noen av de største kosmiske mysteriene – og kanskje ta neste skritt i jakten på liv i verdensrommet.

Månen er et skjold mot støy

Jorden og månen viser alltid hverandre den samme siden. Tyngdepåvirkningen gjør nemlig at månen bruker like lang tid på en runde rundt jorden, som den bruker på å rotere rundt sin egen akse. Fenomenet kalles synkron rotasjon.

Det er en utbredt misforståelse at baksiden alltid er mørk – i virkeligheten er den lys i de 14 dagene en månedag varer, og mørk i de følgende 14 dagene.

Månenatten er spesielt interessant, for forskerne vil fange opp radiobølger som ellers bremses av det mylderet av kommunikasjonssignaler fra jordens satellitter, samt partikler fra solen som samlet kalles radiostøy. Og i løpet av de 14 dagenes natt, når månens bakside vender vekk fra både jorden og solen, er den helt fri for begge støykilder.

Det forklarer astronomen Saptarshi Bandyopadhyay fra Nasas Jet Propulsion Laboratory til Illustrert Vitenskap.

«Månen virker som et fysisk skjold som isolerer teleskopet på månens bakside fra radiostøy fra støykilder på jorden, ionosfæren, satellitter og den radiostøyen som solen sender ut i løpet av månenatten», sier han.

Se Månens fascinerende bakside

Bandyopadhyay leder en forskergruppe som nettopp har blitt tildelt penger via programmet Nasa Innovative Advanced Concepts (NIAC), der Nasa velger ut løfterike ideer.

Ideen om måneteleskopet har oppstått, forteller han, fordi astronomer vil studere det tidligste universet, og det gjøres best ved å analysere radiobølger med ekstremt lange bølgelengder, over ti meter.

Lyset fra tiden like etter big bang har nemlig blitt «strukket ut» og har blitt til lange radiobølger. Lyset har altså reist til oss fra det tidligste universet, og universet har hele tiden utvide seg. Det forklarer Bandyopadhyay.

«Det er ikke mulig å observere universet ved bølgelengder over ti meter fra teleskoper på jorden. Derfor er disse bølgelengdene stort sett ikke utforsket», sier han.

© Shutterstock

Roboter rappellerer ned i krater

Et typisk radioteleskop består i dag av en mottaker over en skålformet reflektor som reflekterer radiobølger opp til mottakeren.

Det største i verden i dag er kinesiske FAST, som har en diameter på 500 meter. Mange krater på månens bakside har nettopp tilnærmelsesvis samme utforming som en sfærisk reflektor.

Saptarshi Bandyopadhyays forskergruppe vil finne et krater på 1–5 kilometer i diameter og sende av sted to romfartøy.

Det ene fartøyet, som skal land i bunnen av krateret, rommer teleskopets mottaker og reflektor.

Reflektoren består av et gitternett av kabler av kobber eller aluminium og har en diameter på om lag 1 kilometer.

Det andre fartøyet inneholder rovere med fire hjul ved navn DuAxel. De frakobler det ene hjulsettet som kobler seg til en wire og rappellerer ned i krateret.

Rovernes hjulsett hekter seg sammen med kabler forbundet til teleskopets mottaker.

Hjulsettene kjører opp krateret med kablene og fester dem på kanten, slik at mottakeren blir heist opp over krateret.

Deretter gjentar roverne manøveren, men denne gang spenner de teleskopets 1 kilometer brede gitternett ut langs kraterets indre, slik at det får form som en parabolskjerm.

Forskergruppen bak ideen foreslår at teleskopets deler – samt roverne – skal sendes opp med Nasas kommende kjemperakett, Space Launch System, som forventes å lette for første gang mot slutten av 2021. Deretter vil roverne ifølge forskernes beregninger bruke to år på å montere hele teleskopet.

Månen blir ett stort teleskop

Et teleskop på en kilometer i diameter, som er uforstyrret av radiostøy fra jorden og solen, vil være det ultimate redskapet for å observere det tidlige universet.

Astronomene vil særlig vite mer om den såkalt mørke tidsalderen, fra om lag 380 000 år etter big bang, da universet ble avkjølt og helt mørklagt for en stund, og om hvordan de første stjernene så begynte å dannes, noe forskere mener skjedde etter om lag 400 millioner år.

Nasas DuAxel-rover kan koble fra et hjulsett som selv kan trille nedover en fjellside.

© Caltech-JPL/NASA

De svake signalene fra de første stjernene, som har reist langt og er strakt til radiobølger med lange bølgelengder, rommer til syvende og sist svaret på et av astronomiens største spørsmål: Hvordan ble det universet vi ser i dag, født?

Måneteleskopet kan faktisk brukes til å undersøke om eksoplaneter – planeter omkring andre stjerner enn solen – kan være hjemsted for biologisk liv som vi kjenner det fra jorden.

Det krever at en planet har et magnetfelt som beskytter mot stråling fra stjernen den. Og når en planets magnetfelt vekselvirker med stråling fra stjernen, sendes det ut radiobølger som måneteleskopet vil kunne måle.

Det en kilometer store teleskopet er ikke det eneste som kan være på vei til månen.

Nasa støtter også prosjektet FARSIDE, der planen er at en rover setter opp 128 antenner fordelt som fire sløyfer som hver strekker seg over 5 kilometer. FARSIDE skal etter planen undersøke det aller tidligste stjerneløse universet.

Noen astronomer går enda et skritt videre. Den anerkjente britiske astrofysikeren Joseph Silk har i tidsskriftet Nature foreslått å sette opp millioner av små antenner over hundrevis av kilometer på månens bakside.

Dermed ville den siden av månen vi aldri ser, fungere som ett gigantisk teleskop som åpner et vindu til universets eldste hemmeligheter.