““鹊桥”又有新动作 三根天线探秘宇宙黑暗时代”

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自从顺利着陆月球背面以来，嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车的一举一动备受瞩目。 事实上，我们可以知道那些动向。 多亏了喜鹊桥号中继星架设的通信桥。

提供通信中继服务，喜鹊桥号中继星承担着许多科学和技术实验任务。 日前，嫦娥四号任务工程队对载于鸿桥号中继星的中荷低频电波探测器( ncle )的载荷实施了3根天线，开展了业务。

此次天线的展开标志着ncle负载正式进入科学探测阶段，成为目前距离地球最远、能够长时间工作的空间电波天文台。 率领ncle中方团队的中国科学院国家天文台研究员平强松在接受科技日报记者采访时表示。

聆听宇宙深处的声音

在返回的照片中，站在不同立场上插着3根天线的鹊桥号，变身为天线宝宝，仿佛竖起了耳朵一样。 别看这三个天线。 听到来自宇宙深处的声音，帮助科学家解开宇宙黑暗时代的谜团。

大爆炸之后，温度非常高，密度也非常大，几乎到处都在发光。 然后，宇宙进入了不发光的时期，也就是黑暗时代。 这个时期，宇宙中充斥着大量中性氢，发光的第一代恒星还没有形成。

为了探索黑暗时代的遗迹，天文学家一直在原始中性氢中寻找电子自发反转自旋方向时发出的信号。 这些信号在诞生之初是波长较短的辐射电波，但在130亿年的漫长旅行中，由于宇宙的膨胀效应而变成了波长较长的低频波。

要检测这个低频信号，需要在非常安静的电磁环境中倾听，月球背面和上面空正好是理想的地方。 平松表示，中荷两位科学家都希望，随着ncle负载的正常运转，人们能够了解到有关宇宙黑暗时代的未知消息。

科学家不仅想发现来自黑暗时代的低频电波信号，还想知道宇宙大爆炸后，这些信号是否均匀分布在宇宙中等。 许多专家认为，其分布状态很可能不均匀，如果发现分布不均匀的证据，将是重要的发现。

当然，要说明其不均匀性，光靠ncle载荷很难实现，需要数百个类似天线构成阵列，这也是未来努力的方向。 在未来宇宙学行业的低频电波探测方向上，ncle扮演着越来越多的探索者的角色。 平强松说。

问路的系外行星电波探测

行星电波爆炸的探测和研究是天文学和地球物理学的交叉行业。 虽然行星的电波爆炸不远，但实际上，在极光发生区域的上方空也存在着地球的电波爆炸现象。

不仅是地球，太阳系内的5颗行星上也发生了同样的电波爆炸。 这些行星发射的公里波电磁波，频率范围分布在100千赫到1200千赫之间，爆炸时间几秒到几分钟，几十分钟。

行星电波爆炸的现象很常见，但它们的辐射机理尚无定论。 平松介绍说，监测太阳系行星的电波爆炸是ncle的重要任务之一。 对地球、木星的射电爆迅速发展长时间的系统研究，有助于进一步明确这些爆炸辐射的极光功率与太阳风动力学功率的相关性。

另外，研究地球和木星电波爆炸的电波天文学家们推测，既然地球和木星在电波波段如此闪耀，是否可以利用已知行星的电波辐射知识，在光学以外的波段检测系外行星？

但是，为了检测木星的大小等系外行星的电波辐射，检测器需要强大的检测能力。 现在的射电望远镜阵列只能检测到距离我们一光年远的木星的电波爆炸强度的信号。 这远远小于地球和离太阳系最近的邻星之间的距离。

因此，如果想要检测更远的系外行星，其磁场必须产生更强的电波信号，例如比木星大10倍到100倍的类木行星，才能检测到其信号。 另外，只要恒星的磁场强度足够强，这个恒星系统就能发生比木星亮100万倍的电波爆炸。

到现在为止，使用低频电波望远镜寻找系外行星发出的最初的波束电波的尝试还没有成功。 平松认为，ncle对木星和地球的射电爆发探测，将为后续优化探测方法、提高探测能力提供新的线索和路径。

天地合作开展联合观测

虽然是目前距离地球最远的空间电波天文台，但ncle并不孤独。 结合地面和空之间的其他电波观测设施进行观测，开展信使天文研究。

什么是信使天文学的研究？ 平松以太阳电波爆炸为例，说太阳发出的电磁波辐射一般覆盖较宽的频带，从毫米波持续到公里波。 关于整个辐射过程，不仅是高频带，在地面上无法检测的低频部分也需要通过空间设施进行检测。 对多个设施的联合观察有助于完美地观察同一件事。

另外，在一部分频率点，可以在天空和地面的设施中进行观测。 一般来说，地面设施标定更准确，根据其观测结果可以反转天文事件。 对照同一时间点的地面和空间观测的结果，进行空间设备的校准和定标，也是另一个层面的合作。

具体来说，ncle载荷是如何与其他观测设施合作的？ 平强松表示，空之间，ncle载荷和嫦娥4号着陆器搭载的低频电波频谱计构成了可以实现月球表面和空之间独立和共同工作的电波天文台。 这两者的协同在项目提交时已经制定了安排和计划。

在地面上，ncle将与位于荷兰的lofar低频射电天文学阵列、中国科学院国家天文台明安图天文基地、中国科学院云南天文台的太阳射电望远镜、位于山东省威海市的山大威海分校的太阳电波槎山观测所一起配合月球两个空间天文台进行观测。

协同方法包括在调频( hf )、甚高频( vhf )，特别是高频( ufh )等频带开展太阳电波爆炸的频谱搜索监测。 选择对hf波段预想的木星电波爆炸进行同步探测的机器，进行每月40万公里以上的hf波段空间干涉测量的技术试验验证，以及木星爆炸事件的空间精密位置的测量等。

支持灾害性空间气象警报

监测太阳爆炸活动产生的低频电波辐射，研究其规律特征是ncle的科学任务之一。

典型的太阳爆炸活动包括火炬和冠状病毒物质投射，其产生的带电粒子流以太阳风的形式进行行星间旅行，对地球磁场造成干扰。 如果由冠状病毒投射( cme )驱动的浪涌压缩地球磁性层，则有可能导致地磁的产生。

令人印象深刻的是，1989年，由cme引起的强磁暴袭击了加拿大魁北克省的电网，在该地区发生了大范围的停电事故，直接影响到了600万居民。

了解冠状病毒和行星之间空之间的cme激波的运动过程有助于预报灾害性空之间的天气。 但是，浪涌不太容易被观测到。 为了捕捉其轨迹，科学家发现了在冠状病毒和行星间空之间运动的示踪剂ii型电波风暴。

ncle对ii型电波风暴的观测可以从距离日心最近的冠状病毒层部分延伸到行星间空之间。 平强松介绍说，利用基础观测设备和ncle联合观测ⅱ型射电暴的运行轨迹，跟踪冠状病毒和行星间空之间的cme激波的运动过程，将为灾害性空之间天气的预警预报提供重要的支持。