摘要：NASA科学家目前正计划在月球“背面”一个近一英里宽的环形山中，建造一座巨型射电望远镜。如果该项目获批，最早可能于2030年代开始建设，项目总成本可能超过20亿美元。

NASA科学家目前正计划在月球“背面”一个近一英里宽的环形山中，建造一座巨型射电望远镜。如果该项目获批，最早可能于2030年代开始建设，项目总成本可能超过20亿美元。

天文学家希望通过这座名为“月球环形山射电望远镜”（Lunar Crater Radio Telescope，简称LCRT）的开创性望远镜来揭示宇宙中的诸多谜团，同时也因为他们越来越担心私人卫星“巨型星座”泄漏的隐形辐射，这些辐射可能很快就会严重干扰地面上的射电天文观测。

这座拟建的望远镜将完全由机器人建造，其核心结构是一张巨大的金属网状反射面，通过电缆悬挂在月球背面某环形山内。该设计类似于已坍塌的波多黎各阿雷西博望远镜和中国的“天眼”FAST望远镜，它们也都是依托天然凹地建成。这种构造可以屏蔽卫星信号，同时避免太阳辐射和地球大气的干扰。

目前，这一项目由位于加州理工学院的NASA喷气推进实验室（JPL）团队主导。该项目最初于2020年提出，并获得了NASA高级概念研究所（NIAC）12.5万美元的“第一阶段”资金支持。2021年，项目进入“第二阶段”，又获得了50万美元资助。

据项目科学家古普塔（Gaurangi Gupta）介绍，团队正准备申请“第三阶段”资助，最早可能在明年获批。目前，研究人员正在建造一个200:1的比例模型，预计今年晚些时候将在加州欧文斯谷射电天文台进行测试。

一旦第三阶段资金获批并通过最终评估，该项目就将正式转入实施阶段，望远镜有望于2030年代建成。

最新设计方案显示，LCRT的反射面将达到1150英尺（约350米）宽，虽比坍塌的阿雷西博大，但仍小于中国的FAST。这一尺寸约是2020年最初提出的3300英尺（1000米）版本的三分之一。研究人员已经选定了目标地点——月球北半球一个直径约0.8英里（1.3公里）的环形山，但具体位置尚未对外公开。

据古普塔介绍，早在1984年，就已有科学家提出在月球建射电望远镜的设想，但由于技术条件所限，该方案过去一直未被认真考虑。

“如今，随着尖端技术的发展，LCRT项目有可能解决以往的所有难题，让这一设想变成现实，”她说。

不过，古普塔也指出，最新的粗略预算显示，建造LCRT的成本可能高达26亿美元。这或许会成为该项目的最大障碍，尤其是在NASA预算受到前政府大幅削减的背景下。

捍卫天文学

由于私人航天公司不断推出卫星项目，尤其是SpaceX不断扩大的Starlink星座，地球轨道上的卫星数量正在快速增长。这带来了多个问题，包括太空垃圾增加、夜空光污染上升，以及由于卫星重返大气层带来的金属污染。

而一个不太为人知的问题是，这些私人卫星可能会无意中向太空泄漏辐射信号，从而干扰地球上的射电望远镜观测遥远的天体，比如远古星系、邻近系外行星或超大质量黑洞。

很多射电天文学家表示，如果轨道卫星数量达到临界点，射电天文学的某些波段可能将彻底无法进行观测。

“如果真到了那一步，那意味着我们人为关闭了通向宇宙的一扇窗，”国际天文学联合会“暗夜与寂静天空保护中心”联合主任、平方公里阵列射电望远镜项目的天文学家迪·弗鲁诺（Federico Di Vruno）表示。

在月球建造一座受屏蔽保护的望远镜，可以在最坏情况下保住射电天文学的一席之地。但即便如此，这台望远镜能开展的研究也只是目前全球射电天文台科学产出的冰山一角。

古普塔透露，目前也有其他研究者在探索使用环绕月球运行的卫星星座作为LCRT的补充或替代方案，但它们的观测窗口将远小于这座大型望远镜。

开启新的波段观测

除了保护射电天文，LCRT还能让我们探测到地球望远镜难以观测的新波段。

例如，波长超过33英尺（10米）的超长波射电信号无法穿透地球大气，因此地面上几乎无法研究。但这些波段对探索宇宙的“黑暗时代”至关重要——即宇宙诞生后最初的一段时期，当时的信号由于“红移”效应被极度拉长，必须通过超长波段才能观测到。

“在这一阶段，宇宙主要由中性氢、光子和暗物质构成，因此这段时期是检验宇宙学理论的极佳实验室，”古普塔说，“对黑暗时代的观测可能彻底改变我们对基本粒子物理学、暗物质、暗能量以及宇宙暴胀理论的理解。”

此外，LCRT还将受到太阳辐射的屏蔽，而这类辐射也会干扰其他某些波段的射电信号，因此在月球上对这些波段的研究将更加顺利。

初步尝试

如果LCRT项目获得批准，将成为科学界的一次重大突破。但它并不是首个登上月球的射电望远镜。

2024年2月，Intuitive Machines公司的“奥德修斯”号登陆器成为首个登陆月球的私营飞船，也是50多年来首个由美国发射的月球着陆器。它携带了NASA的ROLSES-1（Radiowave Observations on the Lunar Surface of the photo-Electron Sheath）仪器前往月球近侧。

尽管着陆器最终倾倒在月表上，但这台重约30磅（14公斤）的望远镜仍成功收集了首批来自月球表面的射电数据。

然而由于ROLSES-1面向地球，它探测到的大多数信号都来自地球本身，几乎没有天文学价值。古普塔指出：“这正好证明了，如果我们要探测黑暗时代信号，必须前往月球背面的射电寂静区。”

今年晚些时候，Firefly Aerospace公司的“蓝幽灵II号”着陆器也将尝试登陆月球背面。它的任务载荷中包括由美国能源部研制的LuSEE Night（月面电磁实验-夜）射电望远镜，用于探测超长波段信号。