De Chang'e-4 mission, den fjärde delen i det kinesiska Lunar Exploration-programmet, har gjort några betydande framsteg sedan det lanserades i december 2018. I januari 2019 hade uppdragslandern och dess Yutu 2 (Jade Rabbit 2) rover blev de första robotutforskarna som uppnådde en mjuk landning på månens bortre sida. Ungefär samtidigt blev det det första uppdraget att odla växter på månen (med blandade resultat).
Under den senaste utvecklingen inledde Nederländerna-Kina lågfrekvensutforskare (NCLE) sin verksamhet efter ett år med kretslopp om månen. Detta instrument monterades på Queqiao kommunikationssatellit och består av tre 5 meter långa monopolantenner som är känsliga för radiofrekvenser i området 80 kHz - 80 MHz. Med det här instrumentet nu aktivt, Chang'e-4 har nu gått in i nästa fas av sitt uppdrag.
Radioobservatoriet är resultatet av samarbete mellan Nederländska institutet för radioastronomi (ASTRON) och Kinas nationella rymdorganisation (CNSA). ASTRON har en lång historia av att leda radioastronomi, som inkluderar driften av ett av de största radioteleskopen i världen - Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT), som också är en del av det europeiska nätverket Very Long Baseline Interferometry (EVN).
NCLE är det första observatoriet som byggdes av Nederländerna och Kina för att genomföra radioastronomiförsök medan de kretsar runt månens bortre sida. Denna plats anses vara idealisk för sådana experiment eftersom den tas bort från markbunden radiostörning. Det är av den anledningen det Queqiao har varit tvungen att fungera som ett kommunikationsrelä med Chang'e-4 uppdrag eftersom radiosignaler inte direkt når månens bortre sida.
Medan NCLE kan montera flera former av vetenskaplig forskning, är dess huvudsakliga syfte att genomföra banbrytande experiment inom radioastronomi. Speciellt kommer NCLE att samla in data i 21 cm (8,25 tum) utsläppsområde, vilket motsvarar de tidigaste perioderna i den kosmiska historien.
Dessa är annars kända som de mörka åldrarna och kosmiska gryningen, som tidigare varit otillgängliga för astronomer. Genom att undersöka ljus från universums tidigaste perioder kommer astronomer äntligen att kunna svara på några av de mest bestående frågorna om universum. Dessa inkluderar när de första stjärnorna och galaxerna bildades, liksom påverkan av Dark Matter och Dark Energy på kosmisk evolution.
Fram till nu Queqiao satellit var främst ett kommunikationsrelä mellan landaren och rover och uppdragsansvariga på jorden. Men med de primära målen för Chang'e-4 uppdrag nu uppnått har Kinas rymdorganisation (CNSA) gått in i nästa fas av operationerna, som är att driva ett radioobservatorium på månens bortre sida.
Som Marc Klein Wolt, verkställande direktör för Radboud Radio Lab och ledare för det holländska teamet, uttryckte:
”Vårt bidrag till det kinesiska uppdraget Chang’e 4 har nu ökat enormt. Vi har möjlighet att utföra våra observationer under den fjorton dagar långa natten bakom månen, som är mycket längre än vad som ursprungligen var idén. Månnatten är vår, nu.“
Utvecklingen av antennerna är kulminationen på tre års hårt arbete och demonstrationen av denna teknik förväntas bana väg för nya möjligheter för radioinstrument i rymden. Förutom forskare med ASTRON och CNSA, finns det ingen brist på människor runt om i världen som ivrigt väntar på NCLE: s första radiomätningar.
Professor Heino Falcke, ordförande för astrofysik och radioastronomi vid Radboud University, är också den vetenskapliga ledaren för det holländsk-kinesiska radioteleskopet. Som han förklarade:
”Vi är äntligen i branschen och har ett radio-astronomiinstrument av holländskt ursprung i rymden. Teamet har arbetat otroligt hårt, och de första uppgifterna kommer att avslöja hur bra instrumentet verkligen presterar. ”
Implementeringen av instrumentet var tänkt att hända förr och den årslånga väntan bakom månen tros ha haft en effekt på antennerna. Ursprungligen utspelades antennerna smidigt men framstegen blev allt trögare när tiden gick. Som ett resultat beslutade teamet att samla in data först från de delvis utplacerade antennerna och kan besluta att utveckla dem ytterligare senare.
Vid deras nuvarande, kortare distribution, är instrumentet känsligt för signaler från ungefär 13 miljarder år sedan - alias. ungefär 800 miljoner år efter Big Bang. När antennerna har veckats ut i full längd kommer de att kunna fånga signaler från strax efter Big Bang. Detta kommer att göra det möjligt för astronomer att se de första stjärnorna som föds och stjärnkluster samlas för att bilda de allra första galaxerna.
Det första ljuset i universum och svaren på några av de mest djupgående frågorna kommer äntligen att vara tillgängliga!
