对于射电天文学家来说，月球背面可能是太阳系中最后一块未受破坏的净土。地球——以及所有人造电磁噪声排放到太空中的噪声——始终在地平线以下，因此位于那里的任何射电天文台都可以自由地观测宇宙，而不会受到干扰。
但即将到来的月球探测热潮可能会使这种情况面临风险。在未来十年左右，月球将成为数百个轨道飞行器和着陆器的目标，每个飞行器都可能产生无线电噪声。研究人员上个月在伦敦皇家学会举行的“月球天文：未来十年”会议上表达了他们的担忧。
荷兰奈梅亨拉德堡大学的天文学家马克·克莱因·沃尔特说：“这可能是太阳系中无线电最安静的地方，我们需要保护它。”
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“月球背面会保持黑暗吗？你应该已经因为我提出这个问题而感到紧张了，” 美国宇航局喷气推进实验室（位于加利福尼亚州帕萨迪纳市）的研究员约瑟夫·拉齐奥在会议上说道。
静区
月球背面在许多领域都具有巨大的潜力，但它对宇宙学具有独特的意义。天文学家已经使用大部分电磁波谱绘制了天空图，从 微波 到 可见光 和 γ射线。但是，由于地球的噪声，频率低于约100兆赫兹的宇宙无线电波 极难从地球上测量。低于30兆赫兹的任何频率都完全被禁止，因为它会被电离层吸收——电离层是地球大气层与太空交汇的区域。然而，这些低频波携带着关于 宇宙历史最初十亿年左右的大量信息。
月球背面免受地球无线电辐射的保护，并且几乎没有大气层和漫长寒冷的夜晚，这为探索这些时期提供了一个近乎理想的场所。
如果一切按计划进行，一个名为月球表面电磁实验（LuSee）Night的小型美国着陆器将于2026年成为第一个利用这些条件的专用宇宙学任务——并且它的设计就考虑到了这个目标。（嫦娥四号是中国历史性的登月背面任务，于2019年登陆月球背面， 携带了一个简单的射电天文学天线。但该任务并未针对宇宙学观测进行优化，因此该实验受到着陆器自身射频干扰的影响。）
在美国宇航局和美国能源部的资助下，LuSee-Night 将由一家私人承包商作为美国宇航局新兴的商业月球有效载荷服务计划的一部分运送到月球背面。它的四个 3 米长的天线呈十字形排列，将尝试测量“宇宙黎明”，这是一种被认为可以在无线电频谱中检测到的特征，它将揭示宇宙中第一批恒星的出现。
噪声限制
然而，即使在月球背面宁静的寂静中，LuSee 的宇宙黎明测量也将是一个挑战：早期宇宙的信号比银河系在相同频率范围内产生的噪声弱 10 万倍。限制航天器自身的噪声至关重要。“唯一的方法是完全关闭着陆器”，并装载足够的电池，让无线电接收器能够度过为期两周的夜晚，加州大学伯克利分校的天体物理学家斯图尔特·贝尔说，他是美国宇航局该任务的首席研究员。贝尔说，接收器的电子设备，包括保持计算机运行的时钟，必须设计为将任何辐射“限制”在频谱的有限部分。“我们要求所有振荡器都在已知频率下运行，并具有经过认证的频率稳定性。” 已知的、可预测的噪声源更容易让实验人员在数据处理过程中去除。
贝尔说，这些是所有月球任务（包括商业任务）都可以采取的相对简单的预防措施。如果航天器被设计为抑制任何射频干扰，则可以大大减少损害未来科学实验的机会。
西澳大利亚默奇森宽场阵列射电天文台前台长梅兰妮·约翰斯顿-霍利特对此表示赞同。在默奇森，它将成为巨型 平方公里阵列射电望远镜的澳大利亚站点，她帮助建立了可能是世界上最大的无线电静默区，面积超过 500 公里。
约翰斯顿-霍利特说，将电子设备带入该站点需要许可证，“您带入该区域的所有设备都将经过额外的电磁测试过程”，以检查是否有不必要的无线电辐射。约翰斯顿-霍利特目前是澳大利亚珀斯科廷大学的射电天文学家。“我可以自信地告诉您，您可以用立方体卫星做到这一点，”她说，指的是研究人员担心可能会蜂拥在月球周围的微型卫星，从而产生噪声源。
即便如此，加州大学伯克利分校突破聆听地外文明搜寻项目负责人、天文学家安德鲁·西米恩说，“要将干扰抑制到进行精密射电天文学所需的水平，极其困难”。这项工作包括在广泛的无线电波范围内寻找信号——包括卫星通信所用的千兆赫频率。
月球经济
天文学家面临着一场艰苦的斗争。有望使月球更容易进行实验的相同技术进步也将使环境更加拥挤。在未来十年中，预计将有来自美国、欧洲、俄罗斯、韩国、中国、日本、印度、加拿大和阿拉伯联合酋长国以及众多私营公司的 250 多个月球任务。马萨诸塞州剑桥市咨询公司北方天空研究公司表示，这将形成一个价值 1000 亿美元的“月球经济”。还有计划安装 月球卫星导航系统，这可能成为噪声源。
密苏里科技大学（位于罗拉）的政治科学家阿拉娜·克罗利科夫斯基认为，研究人员应该推动国际条约来保护月球。“现在人们普遍认识到，我们需要对即将到来的月球复兴进行治理，”她在上个月的会议上说。
由美国宇航局牵头的国际协议《阿耳忒弥斯协定》试图提供一些指导，以帮助相关机构避免相互干扰任务。但它主要是为了满足其签署国的需求；克罗利科夫斯基说，监管月球的更好方法可能是由联合国和平利用外层空间委员会起草规则。“这样做的窗口很小——而且正在缩小。”
本文经许可转载，并于 2023 年 3 月 3 日首次发布。