Die Mondforschung erlebt eine Renaissance. Dutzende Missionen, die von mehreren Raumfahrtagenturen – und zunehmend von kommerziellen Unternehmen – organisiert werden, sollen bis Ende dieses Jahrzehnts den Mond besuchen. Die meisten davon werden kleine Roboter-Raumfahrzeuge beinhalten, aber die NASA ist ehrgeizig Artemis-Programmzielt darauf ab, Menschen bis zur Mitte des Jahrzehnts auf die Mondoberfläche zurückzubringen.

Es gibt verschiedene Gründe für all diese Aktivitäten, einschließlich geopolitischer Haltung und der Suche nach Mondressourcen, wie z Wassereis an den Mondpolen, die extrahiert und in Wasserstoff- und Sauerstofftreibstoff für Raketen umgewandelt werden können. Aber auch die Wissenschaft wird sicherlich ein großer Nutznießer sein.

Der Mond hat uns noch viel zu erzählen über den Ursprung und die Entwicklung des Sonnensystems. Es hat auch einen wissenschaftlichen Wert als Plattform für beobachtende Astronomie.

Die potenzielle Rolle des natürlichen Erdtrabanten für die Astronomie wurde bei a diskutiert Treffen der Königlichen Gesellschaft früher in diesem Jahr. Das Treffen selbst war zum Teil durch den verbesserten Zugang zur Mondoberfläche ausgelöst worden, der jetzt in Aussicht steht.

Vorteile der Gegenseite

Mehrere Arten von Astronomie würden davon profitieren. Am offensichtlichsten ist die Radioastronomie, die von der Seite des Mondes aus durchgeführt werden kann, die immer von der Erde abgewandt ist – der anderen Seite.

Die Mondrückseite ist permanent von den Funksignalen abgeschirmt, die von Menschen auf der Erde erzeugt werden. Während der Mondnacht ist es auch vor der Sonne geschützt. Diese Eigenschaften machen es wahrscheinlich der „funkleiseste“ Ort im gesamten Sonnensystem denn kein anderer Planet oder Mond hat eine Seite, die dauerhaft von der Erde abgewandt ist. Es ist daher ideal für die Radioastronomie geeignet.

Radiowellen sind eine Form elektromagnetischer Energie – ebenso wie beispielsweise Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbare Lichtwellen. Sie werden dadurch definiert, dass sie unterschiedliche Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum haben.

Funkwellen mit Wellenlängen von mehr als etwa 15 m werden von der Erde blockiert Ionosphäre. Aber Radiowellen dieser Wellenlängen erreichen die Mondoberfläche ungehindert. Für die Astronomie ist dies die letzte unerforschte Region des elektromagnetischen Spektrums und lässt sich am besten von der mondabgewandten Seite aus untersuchen.

Beobachtungen des Kosmos bei diesen Wellenlängen fallen unter den Begriff „Niederfrequenz-Radioastronomie“. Diese Wellenlängen sind auf einzigartige Weise in der Lage, die Struktur des frühen Universums, insbesondere des Kosmos, zu untersuchen.finsteres Mittelalter“, eine Ära, bevor sich die ersten Galaxien bildeten.

Zu dieser Zeit war die meiste Materie im Universum, mit Ausnahme des Mysteriösen Dunkle Materie, lag in Form von neutralen Wasserstoffatomen vor. Diese emittieren und absorbieren Strahlung mit einer charakteristischen Wellenlänge von 21 cm. Seit den 1950er Jahren nutzen Radioastronomen diese Eigenschaft, um Wasserstoffwolken in unserer eigenen Galaxie – der Milchstraße – zu untersuchen.

Da sich das Universum ständig ausdehnt, wurde das von Wasserstoff im frühen Universum erzeugte 21-cm-Signal zu viel längeren Wellenlängen verschoben. Infolgedessen wird uns Wasserstoff aus den kosmischen „dunklen Zeiten“ mit Wellenlängen von mehr als 10 m erscheinen. Die Mondrückseite ist möglicherweise der einzige Ort, an dem wir dies untersuchen können.

Der Astronom Jack Burns lieferte eine gute Zusammenfassung des Einschlägigen wissenschaftlicher Hintergrund auf dem kürzlichen Treffen der Royal Society nannte er die andere Seite des Mondes eine „unberührte, ruhige Plattform, um Beobachtungen mit niedriger Radiofrequenz des dunklen Zeitalters des frühen Universums sowie des Weltraumwetters und der Magnetosphären in Verbindung mit bewohnbaren Exoplaneten durchzuführen“.

Signale von anderen Sternen

Wie Burns sagt, besteht eine weitere potenzielle Anwendung der Radioastronomie auf der anderen Seite darin, Radiowellen von geladenen Teilchen zu erkennen, die von Magnetfeldern eingefangen werden.Magnetosphären– von Planeten, die andere Sterne umkreisen.

Dies würde helfen zu beurteilen, wie fähig diese Exoplaneten sind, Leben zu beherbergen. Radiowellen von Exoplaneten-Magnetosphären hätten wahrscheinlich Wellenlängen von mehr als 100 m, sodass sie eine funkstille Umgebung im Weltraum erfordern würden. Auch hier ist die andere Seite des Mondes der beste Standort.

Ein ähnliches Argument kann für gemacht werden versucht, Signale von intelligenten Außerirdischen zu erkennen. Und durch die Öffnung eines unerforschten Teils des Funkspektrums besteht auch die Möglichkeit, zufällige Entdeckungen neuer Phänomene zu machen.

Wir sollten einen Hinweis auf das Potenzial dieser Beobachtungen bei der NASA erhalten LuSEE-Nachtmission landet 2025 oder 2026 auf der Mondrückseite.

Kratertiefen

Der Mond bietet auch Möglichkeiten für andere Arten der Astronomie. Astronomen haben viel Erfahrung mit optischen und Infrarot-Teleskopen, die im freien Weltraum betrieben werden, wie z Hubble Teleskop Und JWST. Die Stabilität der Mondoberfläche kann jedoch Vorteile für diese Instrumententypen bieten.

Außerdem gibt es Krater an den Mondpolen, die kein Sonnenlicht erhalten. Teleskope, die das Universum im Infrarotbereich beobachten, sind sehr hitzeempfindlich und müssen daher bei niedrigen Temperaturen betrieben werden. JWST zum Beispiel braucht einen riesigen Sonnenschutz, um sich vor den Sonnenstrahlen zu schützen. Auf dem Mond könnte ein natürlicher Kraterrand diese Abschirmung kostenlos bieten.

Die geringe Schwerkraft des Mondes könnte dies ebenfalls ermöglichen Bau viel größerer Teleskope als es für frei fliegende Satelliten machbar ist. Diese Überlegungen haben den Astronomen Jean-Pierre Maillard zu der Annahme veranlasst, dass der Mond der sein könnte Zukunft der Infrarotastronomie.

Die kalte, stabile Umgebung permanent beschatteter Krater könnte auch Vorteile für die Erkennung der nächsten Generation von Instrumenten haben Gravitationswellen– „Wellen“ in der Raumzeit, die durch Prozesse wie explodierende Sterne und kollidierende Schwarze Löcher verursacht werden.

Darüber hinaus wird der Mond seit Milliarden von Jahren von geladenen Teilchen der Sonne – dem Sonnenwind – und galaktischen kosmischen Strahlen bombardiert. Die Mondoberfläche kann a enthalten reiche Aufzeichnung dieser Prozesse. Ihre Untersuchung könnte Einblicke in die Entwicklung sowohl der Sonne als auch der Milchstraße geben.

Aus all diesen Gründen wird die Astronomie von der aktuellen Renaissance der Mondforschung profitieren. Insbesondere die Astronomie dürfte von der auf dem Mond aufgebauten Infrastruktur profitieren, wenn die Monderkundung voranschreitet. Dies umfasst sowohl die Transportinfrastruktur – Raketen, Lander und andere Fahrzeuge – für den Zugang zur Oberfläche als auch Menschen und Roboter vor Ort, um astronomische Instrumente zu konstruieren und zu warten.

Aber auch hier gibt es Spannungen: Menschliche Aktivitäten auf der Mondrückseite können unerwünschte Funkstörungen verursachen, und Pläne, Wassereis aus schattigen Kratern zu extrahieren, könnten es schwierig machen, dieselben Krater für die Astronomie zu nutzen. Wie meine Kollegen und ich kürzlich argumentiertmüssen wir sicherstellen, dass Mondstandorte, die für die Astronomie einzigartig wertvoll sind, in diesem neuen Zeitalter der Monderkundung geschützt werden.

Ian CrawfordProfessor für Planetologie und Astrobiologie, Birkbeck, University of London, Honorary Associate Professor, UCL.

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