För första gången sedan 1972 sätter NASA vetenskapliga experiment på månen 2024. Och tack vare ny teknik och offentlig-privata partnerskap kommer dessa projekt att öppna upp nya områden av vetenskapliga möjligheter. Som en del av flera projekt som lanseras i år kommer team av forskare, inklusive jag själv, att utföra radioastronomi från sydpolen och månens bortre sida.
NASA:s kommersiella program för månnyttolasttjänster, eller CLPS, kommer att använda obemannade landare för att genomföra NASA:s första vetenskapliga experiment från månen på över 50 år. CLPS-programmet skiljer sig från tidigare rymdprogram. Istället för att NASA bygger landarna och driver programmet, kommer kommersiella företag att göra det i ett offentligt-privat partnerskap. NASA har identifierat ett dussintal företag som ska fungera som leverantörer av landningsflygplan som ska gå till månen.
NASA köper utrymme på dessa landare för vetenskapsnyttolaster att flyga till månen, och företagen designar, bygger och försäkrar landningsmaskinerna, samt kontrakterar med raketföretag för uppskjutningarna. Till skillnad från tidigare är NASA en av kunderna och inte den enda föraren.
De två första CLPS-nyttolasten är planerade att lanseras under de första två månaderna av 2024. Det finns Astrobotics-nyttolasten, som lanserades den 8 januari innan den upplevde ett bränsleproblem som avbröt resan till månen. Därefter är det Intuitive Machines nyttolast, med en lansering planerad till mitten av februari. NASA har också planerat ytterligare några landningar – ungefär två eller tre per år – för vart och ett av de närmaste åren.
Jag är radioastronom och medutredare i NASA:s ROLSES-program, även känt som Radiowave Observations at the Lunar Surface of the photoElectron Sheath. ROLSES byggdes av NASA Goddard Space Flight Center och leds av Natchimuthuk Gopalswamy.
ROLSES-instrumentet kommer att lanseras med Intuitive Machines i februari. Mellan ROLSES och ett annat uppdrag planerat för månens bortre sida om två år, LuSEE-Night, kommer våra team att landa NASA:s två första radioteleskop på månen 2026.
Månen - särskilt månens bortre sida - är en idealisk plats för att göra radioastronomi och studera signaler från utomjordiska objekt som solen och Vintergatans galax. På jorden förvränger och absorberar jonosfären, som innehåller jordens magnetfält, radiosignaler under FM-bandet. Dessa signaler kan bli förvrängda eller kanske inte ens kommer upp till jordens yta.
På jorden finns det också TV-signaler, satellitsändningar och försvarsradarsystem som brusar. För att göra observationer med högre känslighet måste du gå ut i rymden, bort från jorden.
Månen är vad forskare kallar tidvattenlåst. Ena sidan av månen är alltid vänd mot jorden - "mannen i månen" - och den andra sidan, den bortre sidan, alltid vänd bort från jorden. Månen har ingen jonosfär, och med cirka 2 000 miles av sten mellan jorden och den bortre sidan av månen, finns det ingen störning. Det är tyst på radion.
För vårt första uppdrag med ROLSES, som lanseras i februari 2024, kommer vi att samla in data om miljöförhållandena på månen nära dess sydpol. På månens yta slår solvinden direkt mot månens yta och skapar en laddad gas, kallad plasma. Elektroner lyfter bort den negativt laddade ytan för att bilda en starkt joniserad gas.
Detta händer inte på jorden eftersom magnetfältet avleder solvinden. Men det finns inget globalt magnetfält på månen. Med ett lågfrekvent radioteleskop som ROLSES kommer vi att kunna mäta den plasman för första gången, vilket kan hjälpa forskare att ta reda på hur man kan hålla astronauter säkra på månen.
När astronauter går runt på månens yta, kommer de att plocka upp olika laddningar. Det är som att gå över mattan med strumpor på – när du sträcker dig efter ett dörrhandtag kan det komma en gnista ur ditt finger. Samma typ av urladdning sker på månen från den laddade gasen, men det är potentiellt mer skadligt för astronauter.
Vårt team kommer också att använda ROLSES för att titta på solen. Solens yta släpper ut chockvågor som skickar ut högenergiska partiklar och låga radiofrekventa emissioner. Vi kommer att använda radioteleskopen för att mäta dessa utsläpp och för att se skurar av lågfrekventa radiovågor från stötvågor i solvinden.
Vi kommer också att undersöka jorden från månens yta och använda den processen som en mall för att titta på radioemissioner från exoplaneter som kan hysa liv i andra stjärnsystem.
Magnetiska fält är viktiga för livet eftersom de skyddar planetens yta från sol-/stjärnvinden.
I framtiden hoppas vårt team kunna använda specialiserade uppsättningar av antenner på månens bortre sida för att observera närliggande stjärnsystem som är kända för att ha exoplaneter. Om vi upptäcker samma typ av radioutsläpp som kommer från jorden, kommer detta att berätta för oss att planeten har ett magnetfält. Och vi kan mäta styrkan på magnetfältet för att ta reda på om det är tillräckligt starkt för att skydda liv.
Lunar Surface Electromagnetic Experiment at Night, eller LuSEE-Night, kommer att flyga i början av 2026 till månens bortre sida. LuSEE-Night markerar forskarnas första försök att göra kosmologi på månen.
LuSEE-Night är ett nytt samarbete mellan NASA och Department of Energy. Data kommer att skickas tillbaka till jorden med hjälp av en kommunikationssatellit i månbana, Lunar Pathfinder, som finansieras av Europeiska rymdorganisationen.
Eftersom månens bortre sida är unikt radiotyst, är det det bästa stället att göra kosmologiska observationer. Under de två veckorna av månnatt som inträffar var 14:e dag, kommer det inga utsläpp från solen, och det finns ingen jonosfär.
Vi hoppas kunna studera en outforskad del av det tidiga universum som kallas mörka medeltider. Den mörka tidsåldern hänvisar till före och strax efter bildandet av de allra första stjärnorna och galaxerna i universum, vilket är bortom vad James Webb rymdteleskop kan studera.
Under den mörka tidsåldern var universum mindre än 100 miljoner år gammalt – idag är universum 13,7 miljarder år gammalt. Universum var fullt av väte under den mörka tiden. Det vätet strålar ut genom universum vid låga radiofrekvenser, och när nya stjärnor tänds, joniserar de vätet och producerar en radiosignatur i spektrumet. Vårt team hoppas kunna mäta den signalen och lära sig om hur de tidigaste stjärnorna och galaxerna i universum bildades.
Det finns också en hel del potentiell ny fysik som vi kan studera i denna sista outforskade kosmologiska epok i universum. Vi kommer att undersöka naturen hos mörk materia och tidig mörk energi och testa våra grundläggande modeller för fysik och kosmologi i en outforskad tidsålder.
Den processen kommer att starta 2026 med LuSEE-Night-uppdraget, som är både ett fundamentalt fysikexperiment och ett kosmologiskt experiment.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
