https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/niac_2021_phi_polidan_farside_tagged.pdf
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/FarView_Observatory/
수소 원자에서 전자의 스핀이 뒤집힐 때 1.42GHz, 21cm의 전자기파가 방출됨. 이 현상 자체는 아주 적은 확률로 일어나지만, 우주에는 수소가 아주 많으므로 수소가 많이 있는 곳에서는 이 현상이 더 자주 일어남.
양자역학 수업 바로 다음 시간에 스핀 배우는데 아직 안 배워서 자세히는 못쓰겠음.
이 전파망원경의 목적은 우주 초기 처음으로 우주 배경 복사가 등장한 후의 암흑 시대(별 같은 광원이 없던 때)의
중성수소선을 관찰하는 것임. 수소 원자에서 핵과 전자의 스핀이 반대인 상태가 에너지가 더 적은 상태라고 하는데 우주가 팽창하면서
우주의 온도가 내려가고 더 이상 수소 원자들이 더 높은 에너지 상태를 유지할 수 없을 때 수소 원자에서 전자의 스핀이 뒤집힌다고
함. 우주론은 아는 게 없어서 논문 링크만 달아놓음.
https://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0307/0307396.pdf
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2001/20/aa1085.pdf
아무튼 이런 적색 편이된 중성수소선을 관찰하는 것은 우주의 질량 분포와 재이온화(대충 초기 별과 은하의 탄생)에 대한 연구에 도움이 됨.
잘 아는 사람 아무나 좀 알려주셈
이
시기에 발생한 21cm 중성수소선은 적색편이로 파장이 매우 길어져 있고(40MHz 정도의 주파수), 전리층, 지구의 다른
전파들의 방해를 받아서 관측하기 힘든데 이걸 전파 오염이 적은 달 뒷편에 가져다 두면 관측하는데 도움이 될 거라고 함.
이렇게 긴 파장을 관측하려면 커다란 안테나를 여러 개 박아서 위상 배열 망원경을 만들어야 됨.
이런 안테나는 지구에도 만들 수는 있지만 크기가 엄청 큼.
잠수함에서도 KHz급의 낮은 주파수의 전파를 쓰기 때문에 이런 VLF 전파 시설이 있긴 한데 우주 망원경은 훨씬 높은 분해능이 필요하기 때문에 안테나의 반경이 훨씬 커야 함.
40MHz
안테나가 10m의 지름이라고 해도 각분해능은 50도를 넘기 때문에 안테나의 크기가 몇 km은 되야 사람의 눈하고 각분해능이
비슷해짐(10km 지름 전파망원경: 0.05도, 사람 눈: 0.02도) 각분해능은 레일리 한계에 의해 정해짐.
https://www.omnicalculator.com/physics/angular-resolution
사진은 전파망원경 subarray 분포임.
이제부턴 본론인 스스로 만들어지는 전파망원경 얘기를 하겠음.
만들어야 할 것들은 금속 다이폴 안테나, 전선, 태양 전지, 배터리 등임.
다이폴 안테나하고 전선은 제련된 금속이 있어야 하고, 배터리는 Molten Regolith Electrysis(대충 용융염 전해질)를 쓰거나 전해질을 지구에서 가져올 수 있음. 최근에 블루 오리진에서 태양 전지판을 달 구성 물질로 만들었다고 하니까 어렵진 않을듯함. 이렇게 만들어진 전파 망원경은 계속해서 수리되고 개선될 수 있고, 남는 광물들을 근처의 기지에 나눠줄 수도 있음.
건설에 사용되는 로버
로버에 달리는 태양열 집중 장치 높은 온도로 광물을 제련하고 금속을 가공함
안테나 구조
한 개의 subarray에 대략 500개의 안테나가 들어감.
https://www.omnicalculator.com/physics/dipole
다이폴 안테나 길이에 따른 파장은 위 계산기 참조
안테나 10만개 만드는 데 걸리는 시간
간섭계에서 나오는 신호는 망원경의 저장 장치에 보관하거나 스타십에다가 전송한다고 함.
지금 우주에서 가능한 수준이 하루에 5TB 정도라는데 이 정도로는 부족할 거임. 보통 이런 간섭계 신호처리는 엄청난 양의 데이터를 처리해야 돼서 슈퍼컴퓨터하고 지구에서 쓰는 것만큼 용량이 큰 하드 디스크가 필요함.
달 표면 망원경으로도 좋지만, 나중에는 소행성 같은 곳에 더 다양한 주파수 영역을 감지할 수 있게 만들거나 달 표면에 거주지를 건설하는 데도 도움이 될 것 같은 기술임.
Phase 2 논문 나오면 그때 더 자세한 부분 알려줄것같음.
https://github.com/RadioAstronomySoftwareGroup/pyuvsim
전파망원경 시뮬레이션도 있네
주스 레이더 망가졌다는데 그것도 올려주라
ㅇㅇ 자료 좀 찾아보고
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스엑 없었으면 아직도 한달에 한번 쏘고있을듯