Wetenschappers van CU Boulder hebben een routekaart opgesteld voor tien jaar wetenschappelijk onderzoek op de maan.

Teams van de universiteit zullen deelnemen aan vier aanstaande of voorgestelde ruimtemissies die de maan willen gebruiken als een uniek laboratorium om terug te kijken naar de dageraad van de kosmos en ongekende gegevens te verzamelen over een tijdperk in het leven van het universum voordat de eerste sterren werden gevormd .

De eerste van deze inspanningen zal een instrument inzetten met de naam Radiowave Observations op het maanoppervlak van de foto-elektronenmantel (ROLSES). Het is gepland om over iets meer dan een jaar op de maan te landen. Een andere betreft een voorgestelde satelliet die bekend staat als de Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER). Het zou halverwege het decennium in een baan rond de maan kunnen zijn.

"Het is een volledig onontgonnen deel van het vroege heelal, die we de donkere middeleeuwen noemen, " zei Jack Burns, een professor in de afdeling Astrofysische en Planetaire Wetenschappen aan de CU Boulder. "We hebben geen gegevens uit deze periode en geen vooruitzicht om gegevens te krijgen met traditionele telescopen zoals de Hubble-ruimtetelescoop."

Burns beschreef de vier missies tijdens een virtueel gesprek deze maand op de jaarlijkse bijeenkomst van Lunar Exploration Advisory Group (LEAG), een wetenschappelijk adviesorgaan voor NASA.

NASA-beheerder Jim Bridenstine, die ook de vergadering bijwoonde, deelden in de opwinding.

"Een van de missies waar ik erg enthousiast over ben, is DAPPER, "zei hij in een toespraak. "We zullen de donkere middeleeuwen kunnen zien na de oerknal en vóór de kosmische dageraad."

Twee landers

voor brandwonden, de komende jaren zouden wel eens de meest opwindende van zijn decennialange carrière kunnen worden.

De wetenschapper, die tevens vice-president emeritus is voor Academische Zaken en Onderzoek voor het CU-systeem, legde uit dat er tijdens de donkere middeleeuwen geen zichtbaar licht in het universum bestond vanwege het gebrek aan sterren. Die volledige duisternis, die ongeveer 180 miljoen jaar duurde, maakt deze periode onmogelijk voor astrofysici om vandaag te bestuderen.

Of bijna onmogelijk:Burns en andere onderzoekers hebben voorspeld dat wetenschappers de zwakke straling zullen kunnen detecteren die wordt uitgezonden door wolken waterstofgas die het universum tijdens deze periode vulden. Het is diezelfde straling, vandaag zichtbaar in radiogolven die door de ruimte reizen, die Burns en zijn collega's hopen te zien als ze naar de maan gaan.

"We onderzoeken die tijdsperiode in het vroege heelal toen het allemaal begon, ' zei Burns. 'De allereerste sterren worden gevormd. De allereerste sterrenstelsels vormen zich, die uiteindelijk zal leiden tot sterrenstelsels zoals de Melkweg."

ROLSES zal het feest in oktober 2021 op gang brengen. Dan zal het instrument op de maan landen aan boord van de Nova-C Lunar Lander, gebouwd door het bedrijf Intuitive Machines. ROLSES zal kort daarna de lucht gaan scannen op radiogolven.

Het zal in 2024 worden gevolgd door een tweede landermissie genaamd het Lunar Surface Electromagnetics Experiment (LuSEE), die vergelijkbare gegevens zal verzamelen, maar dan vanaf de achterkant van de maan - of de kant van de maan die altijd van de aarde af is gericht. Dit deel van het maanoppervlak, Brandwonden uitgelegd, is afgeschermd van de interferentie die wordt veroorzaakt door radiogolven op aarde.

Beide missies maken deel uit van NASA's Commercial Lunar Payload Services-programma. Robert MacDowall van het Goddard Spaceflight Center leidt de ROLSES-missie, terwijl Stuart Bale aan de Universiteit van Californië, Berkeley zal LuSEE leiden. CU Boulder-teamleden die met Burns werken, zijn onder meer postdoctoraal medewerker Keith Tauscher en afgestudeerde studenten Neil Bassett en Joshua Hibbard.

En verder

Beide landers zullen het toneel vormen voor DAPPER. Als deze satelliet officiële goedkeuring krijgt van NASA, het zal ongeveer zo groot zijn als een koffer en zal vier draadantennes en een doosvormige "patch" -antenne dragen. De gevoelige instrumenten zullen het ruimtevaartuig helpen de ongelooflijk subtiele sporen van de waterstofwolken van het vroege universum op te pikken.

Burns ontving onlangs nog een financieringsronde van NASA om de ontwerpen van zijn team voor de missie te blijven "rijpen". NASA's Ames Research Center, UC Berkeley en het National Radio Astronomy Observatory zijn partners op DAPPER.

"Het is het dichtst dat we zijn gekomen om eindelijk deze belangrijke wetenschap te kunnen doen, dus het is spannend ' zei Brands.

Hij is niet tevreden om daar te stoppen. De astrofysicus heeft ook samengewerkt met wetenschappers van het California Institute of Technology en NASA's Jet Propulsion Laboratory om nog een missie te ontwikkelen. Het heet de Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark Ages and Exoplanets (FARSIDE). De inspanning zou zes voet lange rollende robots naar de maan kunnen sturen, mogelijk tegen het einde van het decennium. Daar, ze zullen meer dan 45 mijl aan draden op het oppervlak van de maan leggen in een spiraalpatroon - een ongekende reeks die kosmische signalen van het oppervlak van de maan zelf zou kunnen detecteren.

Tijdens de virtuele talk deze maand, NASA's Bridenstine merkte op dat inspanningen zoals DAPPER het potentieel voor wetenschap op de maan aantonen. Hij zei dat astronauten die in een ruimtestation in een baan om de maan leven, of zelfs in habitats op het maanoppervlak, kan op een dag wetenschappers zoals Burns helpen om hun gegevens te verzamelen.

"Hier heb je menselijke verkenning en de wetenschappelijke missie die rechtstreeks van elkaar profiteren, ' zei Bridenstine.