2026年，物理学家计划在月球背面操作一架射电望远镜，这是一个严酷的环境，对研究设备的生存提出了巨大的挑战，但也带来了巨大的科学回报。该项目名为“LuSEE-Night”，旨在获取来自宇宙古老过去的挥之不去的无线电波，窥视一个以前从未被观察到的宇宙时代。

新的校准服务为下一代射电宇宙学实验铺平道路

现在，由于美国宇航局的新资助，该项目为任务增加了最先进的校准器。该校准器不仅可以确保LuSEE-Night的测量准确，而且还为更先进的望远镜安装在地球之外奠定了基础。

宇宙学家的梦想校准器

所有望远镜都需要校准——一个评估它们收集的光的质量和波长的系统——但校准LuSEE-Night是一个巨大的挑战。

首先，可应用于LuSEE-Night的校准技术范围比光学望远镜可用的校准技术范围要有限得多。光学望远镜可以移动;他们可以聚焦在一颗星星上，看向别处，然后再移回来。通过收集已知和未知天体的测量结果，科学家可以将两者进行比较作为校准方法。另一方面，LuSEE-Night将完全静止，使用固定天线运行，可以立即“查看”整个天空。

那么，科学家通常如何校准射电望远镜呢?他们移动信号，而不是望远镜。

对于传统的地面射电望远镜，科学家经常尝试在望远镜上方发送点源，通常是安装在无人机上的人造无线电源。当无人机在望远镜上空纵横交错时，科学家可以观察望远镜的反应并相应地校准仪器。但无人机的移动方式以及它们被风吹离航线的可能性使得捕获精确测量变得具有挑战性。达到这种精度水平不仅对于像LuSEE-Night这样的遥远月球望远镜来说是必要的，而且从月球上驾驶无人机也是不可行的。

LuSEE-Night还将接受专门测量非常微弱的低频无线电波的挑战。

LuSEE-Night科学合作发言人、美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室的物理学家AnžeSlosar表示：“要测量的射频频率越低，仪器校准就越困难。”LuSEE-Night是NASA和DOE之间的合作成果，布鲁克海文实验室在该项目中领导DOE的角色，DOE的劳伦斯伯克利国家实验室提供关键技术支持。

所有这些挑战都鼓励美国宇航局支持宇宙学家梦想的校准器：绕月轨道上的校准器。美国宇航局通过在自由市场上购买校准服务来实现这一目标。

“校准服务将来自在轨卫星。它就像终极无人机，一个理想的点源，”史乐山说。“你确切地知道它在哪里;它非常稳定，而且出于所有实际目的，它距离无限远——就像真正的天体来源一样。”

对于校准地面望远镜来说，将卫星发射进入轨道成本太高。

“这仍然不是一项容易的任务，但通过美国能源部和美国宇航局的合作，我们使之成为可能，”史洛萨说。

与LuSEE-Night项目的其余部分一样，该校准器的开发和启动依赖于NASA的商业月球有效载荷服务(CLPS)计划。通过CLPS，NASA与私营公司签订合同，以执行低成本的月球任务。现在，NASA已与FireflyAerospace,Inc.签订合同，该公司已负责发射LuSEE-Night，以建造新的校准器;这是NASA第一次向CLPS提供商池请求校准服务。

布鲁克海文仪器部门的高级科学家兼LuSEE-Night项目仪器科学家PaulO'Connor表示：“校准器将是一个带有下视天线的精密射频发射器。”“它将在月球轨道上运行，每次升到地平线以上时都会发出校准信号，LuSEE-Night将会接收到该信号。

“因为我们始终准确地知道校准器的位置及其信号强度，所以我们还将准确地知道来自我们正在研究的每个方向的空间辐射量。这将使我们能够了解仪器响应的细微差别，例如其对偏振的敏感性以及入射辐射如何与月球风化层相互作用。”

这种设计将使LuSEE-Night合作能够实现“绝对校准”，史乐山表示，这一点在地面上很少能实现，更不用说在月球上了。科学家预计校准器可将不确定性从20%降低至1%左右。

“虽然基本技术与无人机校准相似，但这项技术最终要复杂得多，”史乐沙补充道。“这个校准器不会闪烁或发出间歇性的噪音，我们必须将其与太空中的其他噪音区分开来，这个校准器将为我们提供一个我们可以轻松识别的已知信号，即使它被我们自己的星系发出的更亮的发射淹没。”

准备发射

该校准器将与LuSEE-Night乘坐同一枚火箭进入太空，成为前往月球的一套科学仪器中最新的乘客——每个仪器都有自己的目的地和到达时间。

“当转运车接近月球时，首先，着陆设备与欧洲航天局的月球探路者通信卫星分离并进入轨道。然后，着陆器将望远镜运送到月球表面。最后，通信模块着陆器和校准器进入轨道，校准器将留在轨道上，”史乐沙说。

LuSEE-Night登陆月球背面五个地球日后，萤火虫航天公司将远程打开校准器以确保其正常工作。由于着陆器仍会发射干扰信号，因此需要仔细分析这些早期数据。但一旦第一个月球日落到来并且着陆器关闭，LuSEE-Night真正的科学任务就开始了。

50个地球日后，该团队将从望远镜收集到足够的数据来实现百分之一的校准。

“我们的仪器被设置为同时进行校准和正常的科学操作，以便我们可以在整个月球的第一个夜晚收集数据，”史洛萨说。

到了初二晚上，校准器就被关闭了，因为除了演示校准技术之外，将这颗卫星送入轨道也是一项国际关系演习。

“人们很久以前就意识到月球的背面是独特的空间。它是现存无线电最安静的地方之一，”史洛萨说。“因此，签署了国际条约，规定任何人不得污染300兆赫以下无线电频率的月球频谱，这对于射电天文学来说是最珍贵的。但现在我们有了这个会发射无线电频率的校准器，所以联邦通信委员会必须向国际电信联盟请求限时豁免。在这种情况下，我们将有一个半太阴日，或50个地球日，然后它必须关闭。

随着50个地球日的时钟滴答作响，布鲁克海文实验室的科学家们将在机构间合作和公私合作伙伴关系的支持下，开展历史上最雄心勃勃的射电宇宙学实验之一。他们的工作可以帮助揭开一些宇宙最大谜团的答案，例如宇宙本身的形成。