出品：科普中国

制作：孔令杰、张同杰（北京师范大学天文系宇宙之美科普团队）

监制：中国科学院计算机网络信息中央

克日，NASA喷气推进实验室事情的萨普塔实�q班迪帕黑（Saptarshi Bandyopadhyay）向美国国家航空航天局（NASA）创新先进看法（NIAC）提交了一个新设计：月球环形山超长波望远镜项目，即，要在月球远端（月球后头）的环形山中设立一个直径1公里的射电望远镜。

现在世界上最大的望远镜是坐落在中国贵州的直径500米的"天眼"FAST望远镜，若是月球环形山超长波望远镜建成，它的直径将比FAST要大一倍，吸收面积就比FAST大了四倍。

由于它要建在月球上，我们可以先送给它一个名字，"月眼"！

图1.月球环形山射电望远镜示意图，图片来自NASA网站

为什么要选择将望远镜建在月球上？

选择在月球后头搭建望远镜主要基于两个因素：

其一，月球自己是一个很好的物理屏障，能将来自地球电离层的无线电滋扰/噪声，绕地球运行的卫星以及在月球夜晚时代太阳的无线电噪声隔离开来。要到达这个目的，这个望远镜必须确立在月球远端（即远离太阳和地球的月球后头）的环形山里。

其二，与基于地球的望远镜以及绕地球轨道运行的空间望远镜相比，位于月球后头的超长波射电望远镜可以考察波长大于10米（即，低于30MHz的频率）的宇宙。

由于这种超长波会被地球电离层反射，因此在地球上迄今无法观察，对这个波长下的宇宙人类还知之甚少。这个波长对应于宇宙早期的黑暗时代(Dark Ages)，因此可以用来观察这个时期的21cm信号，（如图2所示）探索早期宇宙的物理性质，这也可能是在外太空探测地外文明的很好手段。

图2.宇宙演化历史及对应的21厘米信号(Pritchard & Loeb 2012)

将"月眼"放在月球分几步？

提案中详细描述了月球车在落地后若何确立这个丝网望远镜系统。如图3所示。设计使用壁攀双轴车以适当的深度与直径比在陨石坑中部署壁厚1公里的丝网，以形成球冠反射器。

首先，在月背找到直径3至5公里的合适的月球陨石坑；用航天器将望远镜和安装装备双轴车运至月球。

其次，先将望远镜和双轴车绑定在一起，在着落历程中，望远镜和双轴车星散。望远镜在陨石坑（即环形山）中央位置着陆，而双轴车在陨石坑旁边着陆。这个双轴车是多用途的，既可以立起来像车一样行驶移动，又可以压低锚定，做起落架和升降机使用。

着陆后，落在坑中的望远镜睁开，部署导向线网。而双轴车则锚定，轴压低，然后和陨石坑内的导向线网毗邻。毗邻好后，就可以把睁开的望远镜吸收器吊起来，放到计算好的指定位置。

最后，部署好吸收器，再协调拉开并拉起起丝网球冠反射器，使其睁开成为一个厚度约1公里的丝网，并使其深度-直径比到达合适的要求，测试其与吸收器毗邻固定好，望远镜就安装完成了。

若是这个项目能付诸实行，这个直径为1公里的月球环形山射电望远镜（LCRT）将成为现在全世界最大的全口径射电望远镜(不包罗阵列望远镜)。

图3.望远镜的着陆和安装历程,图片来自NASA网站

这个设计会实行吗？

在月球上确立望远镜来观察宇宙，理想很丰满，问题来了，这个设计靠谱吗？会不会被实行？

我们需要先来领会一下创新先进看法设计（NIAC）。NIAC是NASA为了培育有远见的想法，通过突破缔造全新的航空航天看法，同时让美国的创新者和企业家成为合作伙伴而建立的头脑平台，这个平台迎接各行各业的人提交提议，这也就意味着，任何人都可以给NIAC提交航天航空相关领域提议。

这个平台的提议分为三期，在月球后头确立超长波望远镜这个提议位于第一期精选。精选提案还包罗：空间捕捉系统设计，与星际物体交会的动态轨道弹弓设计，天文药房，月球水提取，星际导航设计等诸多有意思的设想。人人若是有兴趣可以通过NASA网站查看https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/。

创新先进看法（NIAC）平台从种种非传统泉源追求新思路，研究创新的，技术上可靠的，先进的看法。这些看法有"改变"未来航空航天的可能性，但NIAC只是一个让设想可以揭晓的平台，绝大部分设想都不会成为真正实行的项目。

月球环形山超长波望远镜设想可能永远也不会成为NASA的现实义务，然则，这种群策群力的平台形式异常值得我们借鉴，究竟，前人无数的奇思妙想很多不也变成了现实吗？

参考文献

[1]https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/

[2]https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/lunar_crater_radio_telescope/

[3]Pritchard, Jonathan R.;Loeb, Abraham, Reports on Progress in Physics, Volume 75, Issue 8, id. 086901 (2012).

文章仅代表作者看法，不代表中国科普博览态度