¿Cuál sería la ubicación más óptima para el Radiotelescopio Lunar?

En una historia mía, la humanidad ha establecido una base permanente en el lado terrestre de la Luna completo con un tallo de frijol que cuelga en la Tierra-Luna-L1 para facilitar el transporte de material fuera de la Luna.

Salir de la Tierra es simplemente una tarea de entrar en LEO , momento en el que las naves de Luna se hacen cargo de la tripulación y los materiales. Devolver cosas a la tierra es una tarea simple de reducir la velocidad de los contenedores/barcos lo suficiente como para que vuelvan a entrar en órbita.


Después de terminar las construcciones del lado de la luna para el tallo de frijol (excavación y construcción de cimientos, etc.), los equipos y equipos de construcción han sido reubicados para comenzar a construir el Lunar-Radiotelescope (LunaR) similar al ARECIBO o el FAST .

Se puede suponer que los preparativos activos y la planificación para este Proyecto de Infraestructura Lunar masivo ( LIP para abreviar) han estado ocurriendo desde ~ 2022.


Teniendo en cuenta que el factor limitante para esta operación son los materiales y las cosas que deberán construirse en la tierra y trasladarse a la luna:

¿Cuál sería la mejor ubicación para construir un telescopio de este tipo en la Luna?

Bono: ¿Cuánto tiempo tomaría aproximadamente?

La pregunta es pedir una ubicación, no solo una idea vaga. Por ejemplo, el nombre de un cráter lunar o coordenadas lunares

¿Por qué quieren construir un radiotelescopio en la Luna? El gran tamaño de un radiotelescopio, por no hablar de una serie de estructuras necesarias para la interferometría de radio, significa que puede ser mucho más difícil construir que un telescopio óptico, en términos de transporte de materiales. No puedo ver la ventaja de construir sobre una la Luna, dadas todas las complicaciones que surgirían.
@ HDE226868 bueno, entonces hagámoslo óptico. Fui con la suposición de que un radiotelescopio tiene más sentido ya que estos parecen ser más útiles para 'mirar más allá'
Dado que los humanos ahora navegan por el espacio cercano a la Tierra (y posiblemente el resto del sistema solar) con cierta regularidad, el propósito de este telescopio es comunicarse con naves/sondas humanas en el sistema solar, detección de naves/sondas humanas en el sistema solar. (como un radar de control de tráfico aéreo), o es para SETI o observación del espacio profundo. Pregunta relacionada, ¿tiene que estar en la luna? ¿Por qué no debería construirse en el espacio?
@kingledion el propósito es principalmente para la observación, la idea ha sido que en el lado oscuro de la luna, habrá menos interferencia de la tierra que deba filtrarse. Está construido en la luna porque el montaje de tal cosa en el espacio sin ningún cuerpo con el que trabajar se ha considerado demasiado difícil y demasiado caro.
¿Cómo ayuda la estructura en L1 (200,000 millas de distancia) a las embarcaciones en LEO (unos cientos de millas hacia arriba)?
@JDługosz no lo hace en absoluto :) Pero las naves lunares que se pueden lanzar desde la estructura pueden entrar en una órbita de intercepción a bajo costo; por lo tanto, la nave LEO no necesita alcanzar la órbita, sino simplemente la distancia suficiente de la tierra para tener tiempo suficiente para transferir mercancías entre naves
No calcula: debe igualar la velocidad de la carga durante la transferencia. Si no está unido a la correa en este punto, ¿cómo te ayuda? Del mismo modo, "simple cuestión de ralentizar las cosas (en 18000 millas por hora)", ¿en qué se diferencia eso de la situación sin bases lunares?
IAC Creo que todo eso es una distracción de la pregunta real. Es posible que desee volver a trabajar esa parte.

Respuestas (4)

Se ha sugerido el cráter Daedalus para este propósito.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ubicado en 5.9°S 179.4°E

https://en.wikipedia.org/wiki/Daedalus_(cráter)

¿Por qué es una buena elección?

Ubicación

Está cerca de la mitad del lado lejano, lo más lejos de las emisiones de radio de la Tierra con la mayor parte de la Luna entre ella y cualquier fuente de radio terrestre. Este es el principal beneficio de colocar un radiotelescopio en la Luna, la mayor parte de la masa de la Luna bloquearía la mayor parte de la salida de radio de la Tierra. Colocarlo justo sobre el horizonte o en uno de los polos lunares no bloquearía todas las ondas de radio. La distancia a la que penetra la radiación se basa en la longitud de atenuación y la longitud de onda de la radiación. Esta ubicación maximiza la masa de la luna entre la Tierra, ofreciendo la mayor protección posible.

Como ejemplo, la radio AM de baja frecuencia tiene una longitud de onda en el rango de 10 kilómetros, por lo que si desea bloquear el 99% de la radiación (para un telescopio, desearía bloquear mucho más), necesitaría alrededor de 5 veces la longitud de onda del material. o >50 km de material. También hay frecuencias de onda más largas en uso en la Tierra, por lo que una mayor distancia del material es mejor.

Tamaño y forma

En términos de tamaño, es uno de los cráteres más grandes de la luna. Tiene ~93 km de diámetro con algunas montañas centrales para la instrumentación del punto focal. en comparación, Arecibo mide solo 305 metros, por lo que Daedalus sería aproximadamente 300 veces más grande. También es bastante circular y simétrico (útil para dar forma a un reflector esférico) para cráteres mucho más grandes que este, los cráteres dejan de tener la forma de cuenco necesaria para un reflector debido a la curvatura de la superficie. Por lo general, más grande es mejor para un telescopio, ya que le permite capturar y enfocar desde un área más grande, lo que le da una mejor resolución. Otra característica que tiene es una montaña central que permite colocar los instrumentos receptores sin necesidad de grandes torres de soporte y soportes de alambre muy largos u otras estructuras de soporte grandes, esto ayuda mucho en términos de reducir la dificultad de construcción.

Darle una mejor forma de reflector definitivamente sería un proyecto importante, algo comparable a la gran minería a cielo abierto realizada en la Tierra. La excavación más grande hecha por el hombre en la Tierra tiene solo 4 km de ancho y 1 km de profundidad y ha estado en producción durante más de 100 años, por lo que sería más grande pero solo requeriría una remoción mínima de material dada la forma del cráter existente (es difícil decir mínimo cara recta por una cantidad muy probablemente medida en km³).

Estimados

Probablemente, la unificación del sistema montañoso central y la ubicación de los instrumentos se harían primero, esculpiendo las paredes del cráter en una mejor forma de reflector y continuando mejorando la resolución de los telescopios a medida que avanza el proyecto. Para mejorar el rendimiento, es probable que también deseen revestir el cráter con un material reflector mejorado (Arecibo comenzó con una malla de alambre y luego se actualizó con paneles de aluminio).

Hacer una estimación de tiempo precisa para un proyecto tan grande va a ser imposible sin conocer las capacidades del aparato de construcción Lunar, pero fácilmente podría ser un proyecto de décadas solo para construir los primeros instrumentos con mejoras continuas en el futuro previsible, con cada actualizar mejorando el alcance y la resolución del telescopio.

Me imagino que debe construirse donde la Tierra no sea visible, para eliminar la mayor parte del ruido y la interferencia provocados por el hombre. Un poco más allá del horizonte podría ser suficiente. Pero si la luna demuestra tener una atmósfera ionizada, se requerirá más distancia.

Espero que la mitad de la Luna que no es visible desde la Tierra siga siendo conocida como el "lado oscuro", aunque esté tan iluminada como la cara visible. En este contexto, 'oscuro' se refiere a la supresión de la comunicación por radio directa desde la Tierra.

Se debe construir un ferrocarril de alta velocidad desde la base del tallo hasta el sitio de LunaR. Esto facilitará enormemente la construcción, especialmente en las primeras etapas, cuando el sitio de construcción aún no contribuye a su propia sostenibilidad y todos los consumibles deben transportarse en camiones.

Desafortunadamente, el ferrocarril atraerá a otros grupos de investigación que quieran trabajar en el lado oscuro, por lo que una administración sabia construirá líneas secundarias para mantener sus asentamientos alejados del LunaR.

Una cosa a tener en cuenta es que una gran antena estilo ARECIBO en la Tierra barre el cielo a unos 360 grados. por día, mientras que una construcción similar en Luna será de aprox. 28 veces más lento. OTOH dada la tecnología que construyó el tallo de frijoles junto con la famosa baja gravedad de Luna, puede esperar construir una variedad de platos orientables realmente enormes.

"Puede esperar construir una variedad de platos orientables realmente enormes" . Sin embargo, no necesariamente. Compárese por ejemplo con el Very Large Array .
@Michael Kjörling: No entiendo este comentario en absoluto. ¿La existencia de un Very Large Array en Nuevo México contraindica la posibilidad de construir un Very Large Array en el cráter Rozhdestvenskiy?
No; todo lo contrario. No necesita "platos orientables realmente enormes" para obtener una buena sensibilidad, simplemente construye una serie de platos más pequeños, como el VLA. Construir múltiples antenas de tamaño medio es mucho más fácil que construir una sola (o unas cuantas) gigantescas.
No soy un experto en el VLA, pero me parece que tener un plato grande te permitiría capturar más señal, pero la gran apertura sintética del VLA permite un mejor rechazo del ruido. Por lo tanto, parece que los platos grandes (aprovechando la baja gravedad) serían deseables si los límites de ruido de los receptores son más importantes que rechazar el ruido de otros lugares. Al menos eso es lo que dice mi intuición, siéntete libre de corregirme con hechos =)

Si lo coloca en uno de los polos, puede erigir un panel solar para mantenerlo encendido todo el tiempo. Si "encuentra" un cráter de tamaño suficiente en uno de los polos para colocarlo, o una cresta para ocultarlo, puede bloquear la mayor parte de la interferencia de radio de la Tierra.

En cuanto al tiempo de construcción, depende de ti. ¿Cuál es el nivel de construcción automatizada en su mundo? ¿Puede enviar excavadoras automatizadas o teleoperadas para excavar las zanjas de los cimientos? ¿Waldoes puede construir el cuerpo del plato principal para usted, operando 24x7 hasta que esté listo? Además, los grandes proyectos de construcción como este requieren mucho tiempo de preparación para la planificación, el diseño, la implementación de recursos, etc., así que considere escribir ganchos en su historia un par de años antes de la inauguración que describa el inicio del proyecto, la selección del sitio, etc.

Gracias por resaltar el tema de la planificación. Agregaré un párrafo que diga que la construcción ha sido planeada y preparada con el proyecto beanstalk

¿Qué hay del cráter De Gerlache ? está en oscuridad perpetua, por lo que no se puede observar desde la Tierra, está cerca del polo sur, por lo que puede tener paneles de energía solar cerca.