Wäre es eine gute Idee, ein Röntgenteleskop auf der Mondoberfläche zu platzieren?

Im Vergleich zu dem, was wir bereits haben, zum Beispiel das Chandra-Röntgenobservatorium , dessen Umlaufbahn bereits ein Drittel so lang ist wie die Entfernung von der Erde zum Mond (Apogäum 133.000 km und Perigäum 16.000 km bzw. 83.000 bzw. 9.900 Meilen) , ich glaube nicht, dass es genug Anreiz gibt, ein ähnliches Observatorium auf der Mondoberfläche zu errichten. Es gibt ein paar Vorteile, aber wie Sie wahrscheinlich erraten können, wiegen sie nicht alle Nachteile auf. Zumindest vorerst nicht. Mal sehen, wie sie sich stapeln, wenn wir davon ausgehen, dass ein auf dem Mond basierendes Observatorium im Vergleich zu einem im Orbit befindlichen ist:

• Erdinterferenz : Zu Gunsten des mondbasierten Observatoriums, vorausgesetzt, Sie bauen es auf der anderen Seite des Mondes , oder Ihr Untersuchungsgegenstand ist die Erde und ihre Magnetosheath , die im Röntgenlicht sichtbar ist, das durch kollidierende Partikel von der Sonne verursacht wird mit dem in der magnetischen Abschirmung der Erde eingeschlossenen Gas, etwas, das der NASA bereits zuvor in Form des MagEX (Magnetosheath Explorer in X-rays) zur Prüfung vorgeschlagen wurde. Und da der Mond und die Erde durch Gezeiten verbunden sind, zeigt der Mond immer dieselbe Seite zur Erde und zur anderen Seite des Mondesschaut immer in die andere Richtung. Dies kann sich für Ihre empfindlichen Geräte als vorteilhaft erweisen, und ihre Messungen werden nicht durch die eigene oder reflektierte Strahlung der Erde gestört. Die Magnetosheath-Emissionen der Erde im Röntgenspektrum gehen weit über die eigene Größe der Erde hinaus, so dass sich Observatorien im Orbit ständig darauf einstellen müssen und dabei möglicherweise viel Auflösung / Sicht verlieren, wenn sie durch sie hindurch navigieren . Stellen Sie es sich in ähnlicher Weise vor wie Nebelbereiche mit unterschiedlicher Dichte vor optischen Teleskopen. Sie wären frei von dieser Störung, wenn Sie Ihr Observatorium auf der anderen Seite des Mondes aufstellen würden
• Kostenfaktor : Stark zugunsten des orbitalen Observatoriums. Das auf dem Mond basierende Observatorium würde, wenn es auf der anderen Seite des Mondes platziert wäre, eine Kommunikationsrelaisstation benötigen, möglicherweise einen anderen Satelliten, der damit beauftragt ist und den Mond umkreist. Umlaufbahnen um den Mond sind aufgrund seiner Schwerkraftanomalien nicht wirklich stabil, daher wären langfristige Umlaufbahnen schwer und kostspielig zu erreichen. Sie würden auch mindestens drei, möglicherweise mehr Kommunikationssatelliten benötigen, die um den Mond kreisen, wenn eine Kommunikation ohne Unterbrechungen Ihre Anforderung ist. Es ist natürlich auch viel teurer, die gesamte erforderliche Ausrüstung zu starten, um sie zuerst zum TLI ( Trans-Lunar Injection ) zu bauen) Flugbahn, und später auf dem Mond landen, als das gleiche Gewicht oder möglicherweise sogar leichtere Observatorium in Umlaufbahnen in großer Höhe um die Erde zu kreisen. Ihr mondbasiertes Observatorium muss auch entweder selbst zusammengebaut und verankert werden, oder Sie benötigen dort andere Ausrüstung, vielleicht sogar Astronauten und / oder Roboter, die alles zu Ihrem Gesamtgewicht und damit zu den Kosten beitragen. Wenn Ihr Mondobservatorium auf der nahen Seite des Mondes platziert wird, benötigen Sie natürlich keine zusätzlichen Satelliten, die um ihn herum kreisen, aber das Gesamtgewicht und Ihre Trägerraketenanforderungen werden immer noch viel, viel größer sein als die eines umlaufenden Observatoriums.
• Risikofaktor : Auch hier stark zugunsten des umlaufenden Observatoriums. Wir haben reichlich Erfahrung darin, Satelliten in Erdumlaufbahnen zu heben, zu umkreisen, sich selbst zusammenzubauen und ihre Lage zu kontrollieren, aber wir haben nicht annähernd so viel Erfahrung damit, dies auf der Oberfläche des Mondes zu tun. Im Falle eines kostspieligen, zu ignorierenden Ausfalls des Satelliten könnten wir wahrscheinlich (derzeit nicht, aber in nicht allzu ferner Zukunft auf jeden Fall) Astronauten-Techniker dorthin schicken, um ihn viel einfacher zu reparieren, als sie zum Mond zu schicken. Und da der Mond ein Körper ohne Magnetosphäre oder Atmosphäre ist (er hat eine Exosphäre , aber das ist dafür irrelevant), wird er ständig von Sonnenwind bombardiert , hat keinen Schutz gegen CME ( Coronal Mass Ejections) und zieht mit seiner Masse Asteroiden an, die auf seiner Oberfläche aufschlagen, egal wie klein sie sind. Es gibt auch viel mit Regolith vermischten Staub auf der Mondoberfläche, der dazu neigt, scheinbar von selbst und völlig zufällig aufzuspringen (es gibt mehrere Theorien hinter diesem Phänomen, die vorherrschenden Theorien schreiben es statischer Aufladung und/oder Heliumplasma zu, sowohl durch Sonnenwind als auch durch CME), sodass Ihre teure Ausrüstung aufgrund von Staubpartikeln viel schneller abgebaut werden kann als bei Ihrem umlaufenden Satellitenobservatorium.
• Gezielte Beobachtungen über lange Zeiträume : Dies spricht größtenteils für das umlaufende Observatorium. Während Sie eine ständige Lagekontrolle haben müssten, um lange Zeit auf einen einzigen Ort im Weltraum zeigen zu können, wäre Ihr Mondobservatorium diesbezüglich völlig aussichtslos und dreht sich zusammen mit dem um seine Achse rotierenden Mond. Für Sweeps mit kürzeren Perioden wären Sie in Ordnung, aber nicht so sehr für präzise Messungen über längere Zeiträume.
• Selbsterhaltende Kraft : Dies ist ein etwas strittiger Punkt und könnte in beide Richtungen gehen und den einen oder anderen begünstigen, aber es sollte dennoch erwähnt werden. Während der Mond durch die Gezeiten mit der Erde verbunden ist, ist er nicht mit der Sonne verbunden, sodass er immer noch Tag/Nacht-Zyklen hat. Aber die synodische Mondperiode dauert im Durchschnitt ungefähr 29 Tage und einen halben Erdentag. Die Hälfte dieser Zeit befinden sich alle stationär auf der Mondoberfläche positionierten Geräte in völliger Dunkelheit. Dies ist keine gute Nachricht, wenn Sie Ihr Observatorium mit Solarzellen betreiben möchten und dann große und schwere Batterien benötigen, um Ihren Strombedarf für die Dunkelzeit zu speichern. Es ist jedoch eine leichte Aufgabe für Ihr umlaufendes Observatorium. Das haben wir schon oft gemacht. Sie könnten natürlich jeden dieser Nachteile von RPG ( Renewable Power Generation ) umgehen und sich einfach auf die Energie verlassen, die durch zerfallende Radioisotope in RTG ( Radioisotope Thermoelectric Generator ) bereitgestellt wird, aber dann fangen Sie an, sich mit den baumumarmenden Menschen oder anderen politischen Agenden auseinanderzusetzen um Ihre Bemühungen zu stoppen, so dass Sie möglicherweise mehr Geld für die Medikamente ausgeben, die erforderlich sind, um sich sinnlos zu betäuben, als für die eigentliche Mission. Ich sagte, es ist ein "strittiger" Punkt, nicht wahr?

Da haben wir es also. Die Platzierung eines Röntgenobservatoriums auf der Mondoberfläche hat einige Vorteile, aber auch schwerwiegende Nachteile (oder vielleicht noch mehr Nachteile?). Um die Frage im Titel direkter zu beantworten:

Wäre es eine gute Idee, ein Röntgenteleskop auf der Mondoberfläche zu platzieren?

Es gibt keine Hindernisse, die uns dies ausdrücklich verbieten würden, sondern nur Herausforderungen, denen wir erst noch zu trotzen lernen müssen. All diese Herausforderungen frontal in einem einzigen Projekt anzugehen, wäre wahrscheinlich eine törichte Verschwendung von schwer zu beschaffenden Mitteln für wissenschaftliche Forschung, aber irgendwann werden wir an den Punkt kommen, an dem wir zurückblicken und sagen, meine Güte, haben wir nicht wir gut daran getan haben, so weit gekommen zu sein? Aber selbst jetzt, wo alle Vor- und Nachteile Gewicht haben, könnte es Projekte geben, die von einem Röntgenobservatorium auf der Mondoberfläche sehr profitieren würden und möglicherweise das Risiko wert sind, wie zum Beispiel das MagEX one I bereits erwähnt, das alle großen Hürden sauber vermeidet, indem es seine Platzierung auf der nahen Seite des Mondes fordert.

Wir haben uns bisher jedoch ziemlich gut geschlagen, ohne diese Extrameile zu gehen, und das Chandra-Röntgenobservatorium hat eine vorbildliche Erfolgsbilanz mit einer geplanten Lebensdauer von 5 Jahren, aber es liefert uns noch gut 14 Jahre nach seiner Einführung wertvolle Daten 23. Juli 1999. Zugegeben, völlig störungsfrei - das ist es nicht.