NASA的开创性ROLSES任务旨在破译月球的“无线电密码”

在IM-1号上飞行的由美国宇航局提供的研究项目中，有一个仪器旨在通过无线电频率观测月球表面环境，以确定月球表面附近的自然和人为活动如何与在那里进行的科学研究相互作用并可能产生干扰。

该仪器名为"月球表面光电子鞘无线电波观测"（ROLSES），旨在研究月球表面附近的动态无线电能量环境。它将搭载在直觉机器公司的 Nova-C 着陆器上发射。

2024 年 2 月，Intuitive Machines 公司的 IM-1 任务将作为 NASA 商业月球有效载荷服务计划的一部分发射到月球南极。在美国宇航局提供的有效载荷中，将包括一个名为"月球表面光电子鞘无线电波观测"（ROLSES）的仪器，该仪器旨在用无线电频率观测月球表面环境，以确定月球表面附近的自然和人类活动如何与在那里进行的科学研究相互作用并可能产生干扰。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室

ROLSES 仪器项目由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的戈帕尔斯瓦米博士负责。他介绍说，ROLSES 是一个非常简单的系统："我们有四个天线，用于观测月球上的任何无线电辐射（无线电辐射是一种光或电磁辐射，其能量波的波长或峰值之间的距离最长）。这些天线非常长，大约有 8 英尺（2.5 米）。但发射时，它们被装在一个小罐子里，大约 8 英寸（21 厘米）大小。"

ROLSES 的主要目的是解释宇宙现象以及地球上人类活动产生的各种辐射。戈帕尔斯瓦米说："无线电辐射的种类多种多样。其中包括地球上的活动对月球表面产生的无线电干扰。还有来自木星、太阳甚至银河系的自然无线电辐射。甚至还有一种来自地球的辐射与极光有关。"

其中的诀窍在于，每一种无线电噪声都会产生自己的动态光谱模式，这有点类似于每个人的指纹都是独一无二的。他说："每个事件的频谱看起来都与其他事件不同。因此，我们很容易辨别出哪些是来自木星，哪些是来自太阳，哪些是来自银河系，哪些是非常低频的背景辐射。"

无线电干扰的另一个来源是月球着陆器本身。着陆器包含有机械装置、电机等，它们都会产生某种无线电发射，这也会被记录在频谱中。这些都会产生明显的特征，表明在这个特定的位置存在干扰。

通过识别这种干扰，科学家们可以在分析 ROLSES 等仪器返回的数据时，努力筛选出干扰产生的噪音。这样，他们就能找到真正的数据，而不是非自然过程产生的"噪音"。

四根ROLSES天线还安装在两个不同的高度，这意味着一旦开始测量，它们就能提供有关月球表面被阳光照射出的带负电的电子云的变化信息，以及不同高度之间的变化情况。戈帕尔斯瓦米说："这样，我们就可以根据与月球表面的距离来测量电子密度。然后，我们就可以看到电子的数量是如何随着距离表面越远而减少的。"

他指出，在设计和建造未来的月球观测站时，这些信息将是至关重要的，因为需要考虑到来自电子云和地球无线电发射机的射频干扰。

这些无线电观测将有助于建立戈帕尔斯瓦米所说的月球环境知识库。"这样我们就能知道，如果我们在这个纬度、这个高度，我们会有这种类型的辐射和发射背景，我们就能据此设计我们的硬件。这将有助于美国国家航空航天局在未来十年及以后完成人类重返月球的任务，并建立一个可持续的长期存在。"

ROLSES和IM-1是美国国家航空航天局CLPS计划的一部分，该计划的目标是通过对美国国家航空航天局提供的有效载荷进行商业交付来创造月球经济。通过 CLPS，不同规模和背景的私营公司负责设计着陆器和采购运载火箭，从而使 NASA 能够集中精力设计仪器有效载荷。当该机构的阿特米斯计划在月球上建立人类存在时，CLPS 航班上的仪器所收集的数据将帮助宇航员进行更多的月球科学研究。

编译自/ScitechDaily