Nos vemos en el lado oscuro de la luna: Radio Observatorio Lunar de China

Casi mientras hubo una radio, hubo antenas orientadas en el cielo, mirando el universo con una luz diferente a la de la astronomía tradicional. Los radioastrónomos utilizaron sus equipos sensibles para estudiar el Sol, los planetas, las galaxias distantes y los objetos extraños del mismo borde del universo, como los púlsares y los quásares. Incluso se han explorado los primeros momentos del universo, un retrato en radiación de microondas de los restos del Big Bang.

Y, sin embargo, con todas estas observaciones, hay una gran parte del espectro de radio que sigue siendo un misterio para los radioastrónomos. Gracias a la ionosfera de nuestro planeta, la mayoría de las señales por debajo de 30 MHz no son observables por radiotelescopios terrestres. Pero ahora, gracias a una oportunidad que brinda el ambicioso programa de exploración lunar chino, la humanidad está escuchando más lo que dice el universo, y lo está haciendo desde un nuevo punto de vista: la cara oculta de la luna.

Rebotando en ambos sentidos

Como cualquier radioaficionado puede decirle, la clave para la comunicación de radio global directa es la ionosfera de la Tierra, esas capas de partículas cargadas que fluyen y fluyen de 50 a 600 millas (80 a 1000 km) por encima de nuestras cabezas. Producida por el flujo constante de radiación que fluye desde el Sol e interactuando con el campo magnético de la Tierra, se sabe desde hace mucho tiempo que la ionosfera refracta las ondas de radio. El grado en que las ondas de radio refractadas dependen de cosas como la estructura de la ionosfera, que cambia durante el día, y también del ángulo en el que las ondas de radio golpean las capas de partículas cargadas. Pero la refracción también depende mucho de la longitud de onda de las ondas incidentes, con la banda de 10 metros, o 28 MHz, generalmente considerada el límite superior para un rebote ionosférico útil.

La refracción de las ondas de radio por debajo de 30 MHz más o menos representa el problema central de la radioastronomía terrestre de baja frecuencia. (Nota de nomenclatura: mientras que los radioaficionados comerciales y los radioaficionados consideran que la banda entre 3 MHz y 30 MHz es la banda de "alta frecuencia" (HF) por razones históricas, las frecuencias reflejadas por la ionosfera son muy bajas para la radioastronomía terrestre). La ionosfera es casi lo mismo un reflector efectivo de ondas de radio provenientes del espacio que las de fuentes terrestres, y por lo tanto funciona como una manta, aislándonos de lo que el universo nos dice en esas longitudes de onda. Para poder realizar observaciones útiles por debajo de 30 MHz, los radioastrónomos deben descartar esa manta, y la forma más sencilla de hacerlo es construir un radiotelescopio espacial.

El puente de la urraca

La misión lunar china Chang'e-4 presentó una oportunidad perfecta para probar lo que es posible con la radioastronomía de bajo voltaje y quizás allanar el camino para esfuerzos a mayor escala en el futuro. Como parte del ambicioso Programa de Exploración Lunar Chino (CLEP) de varias décadas, que puede culminar en una misión de mano de obra en la década de 2030, Chang'e-4 es una misión complicada hecha más porque fue diseñada para explorar el lado lejano de la Luna.

Queqiao un satélite de retransmisión en Tierra-Luna L2, que muestra su punto de vista para una línea de visión tanto de la Tierra como del lado lejano de la Luna. Tenga en cuenta el paquete NCLE con tres antenas desplegadas en la parte superior. Fuente: Academia China de Tecnología Espacial.

Gracias a un bloqueo de mareas, la Luna gira sobre su eje con el mismo período que gira alrededor de la Tierra, lo que significa que nos presenta una sola cara. Entonces, cualquier cosa en el otro lado será bloqueada por el contacto de radio con la Tierra. Por lo tanto, una misión remota práctica debe incluir algún tipo de sistema de retransmisión para permitir la comunicación entre la Tierra y la Luna. Si bien esto podría lograrse mediante un satélite en órbita lunar, capaz de almacenar señales laterales distantes hasta que vuelva a ver estaciones terrestres terrestres, a los planificadores de misiones chinos se les ocurrió una idea mucho más interesante: colocarían su satélite de retransmisión tan lleno ... las comunicaciones de tiempo serían posibles.

Para lograr esto, los planificadores de la misión Chang'e-4 apuntaron a su satélite de retransmisión Queqiao en el punto Lagrangiano L2, un punto en el espacio que se encuentra en la línea entre la Tierra y la Luna, pero 65.000 kilómetros (40.000 millas) más allá de la Luna. Queqiao orbita el punto L2 en una órbita de halo, una trayectoria elíptica alrededor del punto pero con el plano orbital más o menos perpendicular a la línea entre la Tierra y la Luna. Esto le da al satélite, con su enorme antena plana de 4,2 metros, una línea de visión permanente para ambos. Cambio aterrizador y el Yutu-2 un vehículo de investigación en el lado lunar lejano, así como la capacidad de permanecer conectado a estaciones terrestres en la Tierra. Esto también le da una exposición total al sol, lo que le permite funcionar con paneles solares en lugar de RTG.

(Queqiao literalmente significa “puente de urraca” y surge de un mito chino donde las urracas se congregaban para formar un puente una vez al año para que la hija de la Diosa del Cielo lo cruzara para estar con su esposo. Poesía, ¿no?)

Un poco fijo

Queqiao está en la estación y ha estado cumpliendo su misión principal como retransmisor de comunicaciones desde junio de 2018. Pero QueqiaoLa posición única lo convirtió en el lugar perfecto para hacer ciencia. La Academia de Ciencias de China se asoció con astrónomos de la Universidad de Radboud en los Países Bajos para diseñar el Investigador de frecuencias holandés-chino, o NCLE. El paquete de diez kilogramos incluye un receptor de radio definido por programa (SDR) sensible de banda ancha y capacidades de procesamiento de señales digitales, provistas por un trío de antenas monopolísticas que pueden extenderse a una longitud de cinco metros cada una.

El despliegue de las antenas se llevaría a cabo al principio de la misión, pero QueqiaoLa misión principal tuvo prioridad y las antenas se mantuvieron durante la mayor parte de los últimos 18 meses. La orden de desenrollar las antenas se envió recientemente, y aunque una antena se desplegó en su longitud total de 5 metros, las otras dos antenas parecen estar bloqueadas con solo unos 2,5 metros expuestos. Es posible que la prolongada conservación del tiempo provocara problemas de lubricación como los que sufría la antena de alta ganancia del Galileo encuesta, pero sea cual sea el problema, la ciencia factible de NCLE en este momento es limitada.

Si el NCLE puede desplegar completamente todas las antenas, se espera mucha ciencia. El observatorio está completamente preparado para escuchar emisiones drásticamente desplazadas al rojo en la línea de hidrógeno de 21 cm. Por lo general, en la sección de la banda L de la parte UHF del espectro, la línea H es el espectro característico del elemento más abundante en el universo y, por lo tanto, proporciona un mapa de su distribución. Las emisiones de la línea H de las primeras partes del Big Bang, las llamadas "edades oscuras" que ocurrieron cuando el universo tenía solo 800 millones de años, han cambiado extremadamente al rojo, reduciendo su frecuencia hasta el punto en que la ionosfera y la interferencia de la Tierra. hace que la observación del suelo no sea práctica. El lugar tranquilo de NCLE en el espacio a bordo Queqiao permitiría a los cosmólogos escuchar el período más temprano del Big Bang de formas nunca antes posibles.

Esquema de la evolución del universo. Completamente implementado, NCLE podrá volver a visitar el período de la "Edad Media" y más allá. Fuente: equipo de NASA / WMAP.

La música del universo no es lo único que escuchará NCLE. Usando la conducción de haz, las antenas NCLE podrán observar el Sol, Júpiter, una fuente de radio extremadamente brillante, y la Tierra. Los astrónomos tendrán un punto de vista para estudiar las interacciones entre el Sol y la ionosfera de la Tierra a frecuencias más bajas que nunca, e incluso para caracterizar el "flujo" de señales de radio creadas por el hombre a través de la ionosfera. Y todas las observaciones planificadas informarán las decisiones sobre cómo mejorar la radioastronomía espacial de baja frecuencia, incluida la posible construcción de un observatorio permanente en el lado opuesto de la Luna, u orbitar más satélites para mejorar la resolución con interferometría de línea de base muy larga.

Queqiao fue diseñado para durar cinco años, por lo que el equipo de NCLE tiene algo de tiempo para trabajar en los errores de la antena y operar el observatorio. Aquí les desean buena suerte mientras exploran el dominio de baja frecuencia del lado oscuro de la Luna.

  • JT dice:

    ¡NO ES EL LADO OSCURO! ES UN SOL ENTERO COMO EL LADO DE LA VISTA DE LA TIERRA !!!

    • Hirudinea dice:

      Oscuridad no solo significa sin luz, sino que también puede significar oscurecida o desconocida, como en el África más oscura, que no carecía de luz solar pero cuyo interior era desconocido para los europeos. Y además fue un gran disco.

      • Elliot Williams dice:

        Definitivamente está oscuro para las fuentes de radio de la tierra. Si te quejas, solo estás mirando las longitudes de onda equivocadas, hombre.

        Creo que todos podemos estar de acuerdo en que la obra de arte justifica la licencia poética.

      • Enero 42 dice:

        Incorrecto - ¡ES UN GRAN ÁLBUM!

        Es tan bueno hoy como el día en que se lanzó, algo que no se puede decir sobre mucha música. Todavía tengo el disco que compré en 1973, y el CD (¡por fin!) A mediados de los 80, además de otros desde ...

    • Gerry O'Driscoll dice:

      Entonces quieres decir ...
      “Realmente no hay un lado oscuro en la luna. De hecho, está completamente oscuro. "

      (Scnr)

  • betsuin dice:

    ¡Me encantaría ver las especificaciones de este SDR! Supongo que prefiero buscar un poco.

Isabella Ortiz
Isabella Ortiz

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