Fare radioastronomia sulla Luna

La Terra per il lavoro del radioastronomo non è un luogo adatto per fare ricerca in quanto è molto rumoroso. I dispositivi elettronici moderni emettono segnali radio che interferiscono con le lunghezze d’onda della luce studiate dagli osservatori radioastronomici. Per decenni, l’inquinamento radio ha spinto gli osservatori radio nelle cosiddette “zone radio silenziose” in luoghi isolati come il deserto arido di Atacama in Cile.
Ma non sono solo i dispositivi realizzati dall’uomo che ostacolano i deboli segnali radio. Anche i fenomeni naturali della Terra e del Sole possono interferire.
Gli scienziati hanno lavorato alla soluzione del problema per lungo tempo proponendo una soluzione: il lato opposto della Luna.
Erroneamente definito lato buio, la faccia nascosta della Luna, non osservabile dalla Terra, è un luogo ideale per i radiotelescopi. I radioastronomi potrebbero fare le loro ricerche sul lato opposto che è quasi completamente al riparo dal rumore radio generato dalla Terra.
Da lì si potrebbero studiare una serie di fenomeni che non possono essere osservati dal nostro pianeta, non captabili persino dai telescopi spaziali in orbita attorno alla Terra. Un radiotelescopio lunare potrebbe mostrarci cosa è successo prima che nell’universo nascessero le prime stelle e galassie, oppure potrebbe farci vedere campi elettromagnetici intorno a esopianeti distanti, rivelando proprietà fondamentali che consentono ai pianeti di ospitare la vita.
“Hai questo ambiente silenzioso dall’altra parte della Luna che consente misurazioni molto sensibili che non puoi ottenere in nessun altro modo“, afferma il planetologo Steve Squyres, che attualmente ricopre il ruolo di capo scienziato della compagnia spaziale Blue Origins. “Quell’ambiente è molto, molto favorevole per fare scienza“.
Il primo strumento di osservazione spaziale portato sulla Luna non era un radiotelescopio, ma apriva una finestra nel cosmo non visibile dalla superficie della Terra. Lo strumento, era il Far Ultraviolet Camera / Spectrograph, progettato da George Carruthers, un giovane ricercatore del Naval Research Laboratory che era già impegnato su osservazioni pionieristiche nello spettro degli ultravioletti (UV).
La luce UV è in gran parte filtrata dall’atmosfera terrestre, quindi, come molte parti dello spettro radio, può essere studiata al meglio solo dallo spazio. Dopo il successo della missione Apollo 11 il 20 luglio 1969 , la NASA lanciò un appello alla comunità accademica chiedendo esperimenti scientifici che potevano essere condotti dalle future missioni lunari. Carruthers raccolse la richiesta della NASA e propose un telescopio UV.
Nell’aprile del 1972, lo strumento raggiunse la Luna a bordo dell’Apollo 16. Gli astronauti scattarono 178 immagini del cosmo, catturando nubi di stelle lontane, nebulose e persino scatti dell’atmosfera esterna della Terra.
L’agenzia spaziale cinese “China National Space Administration“, nel 2013 ha rimandato un telescopio sulla Luna. Pur senza lanciare astronauti, la Cina ha inviato un telescopio controllato a distanza a bordo del lander Chang’e-3. Lo strumento, di appena 6 pollici di diametro, è un telescopio a raggi ultravioletti (LUT) ancora molto lontano dal tipo di strumenti che gli astronomi hanno a lungo sognato di inviare sulla luna. Ma anche se di ridotte dimensioni, le lunghezze d’onda osservate da LUT possono offrire spunti unici del cosmo, il tutto senza interferenze da parte della Terra.
Gli scienziati cinesi hanno usato LUT per raccogliere migliaia di ore di dati, rintracciando stelle e galassie. Ancora più importante, le prestazioni del telescopio sono state dimostrazioni tecnologiche utili per le missioni future.
All’inizio di gennaio 2019, uno spettrometro radio a bassa frequenza è allunato con il lander Chang’e-4. Gli scienziati cinesi hanno usato lo strumento, realizzato in collaborazione con scienziati tedeschi ed olandesi, per condurre studi sull’universo visto attraverso lunghezze d’onda radio precedentemente inesplorate. Tuttavia, a causa delle modeste capacità, le loro osservazioni sono limitate al cosmo relativamente vicino.
Gli astronomi per decenni hanno sognato di catturare lunghezze d’onda radio prima inaccessibili. Circa 40 anni fa, si è cominciato a capire ciò che i diversi tipi di telescopi lunari potrebbero essere in grado di scoprire, oltre a come potrebbero essere progettati e realizzati. Secondo un documento della NASA intitolato “Future Astronomical Observatories on the Moon“, gli scienziati hanno capito che la Luna offre un punto di vista unico che potrebbe aprirci “l’ultima finestra dello spettro elettromagnetico a frequenze molto basse“.
Ora, grazie alle innovazioni nella moderna robotica e alla nascita di compagnie private di volo spaziale, fare scienza sulla faccia nascosta della Luna potrebbe diventare realtà. Grazie ai progressi tecnologici, le proposte di telescopi lunari non richiedono più squadre di costruzione di astronauti e costosi programmi spaziali. Le strutture potrebbero essere costruite usando rover inviati da compagnie spaziali private.
È stato recentemente completato uno studio finanziato dalla NASA per un radiotelescopio installato su un  rover che dispiegherebbe 128 antenne a forma di fiore larghe circa 9 chilometri. Il progetto è denominato Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark age and Exoplanets.
FARSIDE studierà i campi magnetici degli esopianeti, consentendo gli astronomi di capire meglio quali di essi potrebbero essere abitabili. Il radiotelescopio potrebbe fornire agli astronomi la prima vera possibilità di studiare un periodo cardine della prima storia cosmologica durante un’epoca in cui le stelle e le galassie non si erano ancora formate.
La NASA ha finanziato inoltre un altro studio su una proposta volta a costruire un radiotelescopio in stile Arecibo all’interno di un cratere lunare. Il progetto è guidato dal tecnico del Jet Propulsion Laboratory Saptarshi Bandyopadhyay che ha passato tre anni nello studio di vari progetti prima di ricevere finanziamenti della NASA per concetti avanzati.
Fonte: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/the-history-and-future-of-telescopes-on-the-moon