Tim internasional yang dipimpin University of Cambridge berencana mengirim satelit kompak CosmoCube ke orbit Bulan untuk mencari sinyal hidrogen dari zaman kegelapan kosmik alam semesta. Di sisi jauh Bulan, wahana ini akan terlindung dari gangguan radio terestrial selama sekitar 40 menit pada setiap orbit dua jam, sehingga dapat melakukan pengukuran yang tidak mungkin dilakukan dari Bumi. Misi ini dapat menyelidiki era sebelum bintang pertama muncul dan menyediakan bukti tentang peran awal materi gelap.
Fakta utama
- CosmoCube adalah satelit kecil yang dikembangkan di Inggris, kira-kira seukuran koper kabin kecil.
- Satelit ini dirancang untuk mengamati garis 21 sentimeter yang dipancarkan atom hidrogen selama zaman kegelapan kosmik dan Fajar Kosmik.
- Satelit akan mengamati pada frekuensi 10 hingga 50 MHz saat melintas di balik Bulan, jauh dari derau radio Bumi.
- Dalam misi yang diperkirakan berlangsung dua tahun, tim menargetkan pengumpulan 1.000 jam data.
- Proyek ini telah menerima pendanaan UK Space Agency, dan para penelitinya berharap peluncuran dapat berlangsung dalam lima tahun.
Mengapa menggunakan dark side of the Moon?
Dark side of the Moon menjadi inti strategi pengamatan CosmoCube karena tubuh Bulan dapat menghalangi derau dari Bumi ketika wahana berada di sisi jauh. Upaya berbasis Bumi menghadapi dua hambatan utama: ionosfer menghalangi frekuensi rendah yang relevan, sementara radio FM, telekomunikasi, dan satelit menambahkan gangguan yang dapat menenggelamkan sinyal kosmik yang lemah.
Sasarannya adalah garis 21 sentimeter dari atom hidrogen dalam rentang antara pijaran sisa Dentuman Besar dan Fajar Kosmik, ketika bintang pertama terbentuk. Tim menggambarkannya sebagai periode selama sekitar 150 juta tahun dan menyatakan bahwa periode tersebut belum pernah diamati secara langsung. Deteksi akan memungkinkan peneliti menyelidiki bagaimana alam semesta berubah dari keadaan gelap yang nyaris kosong menjadi struktur yang terlihat saat ini.
Apa yang akan diukur CosmoCube, dan mengapa ini penting?
CosmoCube akan berupaya mengukur emisi radio yang sangat lemah dari hidrogen awal pada 10–50 MHz, menggunakan antena panjang dan ringan yang dibentangkan di orbit Bulan. Pengukuran ini dapat membantu peneliti mempelajari pembentukan bintang dan galaksi pertama serta menelaah bagaimana materi gelap membantu menarik hidrogen menjadi satu pada alam semesta awal.
Selama melintas di sisi jauh, satelit diperkirakan memperoleh perlindungan yang diperlukan untuk mengamati sinyal sambil tetap memiliki pandangan ke angkasa. Rencana ilmiah proyek ini juga bergantung pada pemisahan emisi yang dicari dari latar depan radio yang jauh lebih terang, terutama emisi dari Bima Sakti.
Bagaimana satelit kecil ini dirancang untuk menangani pengukuran yang sulit
Wahana ini akan menggunakan radiometer mini terintegrasi penuh berbasis teknologi RF-Systems-on-Chip. Wahana akan berulang kali membandingkan sinyal langit dengan sumber referensi bawaan melalui kalibrator Dicke-switched, sebuah proses yang dimaksudkan untuk mengoreksi pergeseran elektronik dan derau internal yang sebaliknya dapat menyerupai sinyal kosmik.
Setelah data dikirim kembali ke Bumi, peneliti berencana menggunakan metode statistik Bayesian untuk menghilangkan derau latar depan. Mereka juga berencana menggabungkan simulasi komputer dengan pengukuran selama penerbangan untuk merekonstruksi respons antena di seluruh langit dan mengurangi distorsi yang tersisa.
Surrey Space Technology Limited sedang mengembangkan platform SSTL-21 di Inggris. Pengembangan instrumen mencakup prototipe laboratorium yang berfungsi dan pengujian lingkungan. Mitra akademik Cambridge mencakup University of Portsmouth dan STFC RAL Space, dengan partisipasi dari Malta; tim ini juga mengikuti Call for Ideas misi mini-Fast European Space Agency, yang menargetkan biaya misi di bawah €50 juta.
Maknanya bagi peneliti dan universitas
Bagi peneliti, CosmoCube merupakan jalur yang diusulkan menuju pengamatan yang tidak dapat dilakukan teleskop radio berbasis darat pada frekuensi yang dibutuhkan. Bagi universitas dan organisasi riset yang terlibat, misi ini menggabungkan kosmologi, desain instrumen radio, pengujian termal wahana antariksa, kalibrasi, dan analisis data statistik. Pekerjaan ini melibatkan University of Cambridge, University of Portsmouth, STFC RAL Space, Surrey Space Technology Limited, dan kolaborator internasional.
Perlombaan untuk menjaga lingkungan radio Bulan yang tenang
Proyek ini hadir ketika sisi jauh Bulan menarik minat yang lebih luas untuk astronomi radio dan misi lain. Tim CosmoCube mencatat bahwa misi dari Amerika Serikat, India, dan negara lain sedang direncanakan untuk memanfaatkan kesunyian radio Bulan, sehingga lingkungan pengamatan yang luar biasa tenang ini mungkin tidak akan tetap tidak berubah tanpa batas waktu.
Rincian misi yang diusulkan diterbitkan dalam Nature Astronomy pada 2026. Pekerjaan ini sebagian didukung oleh UK Space Agency, Kavli Foundation, dan Science and Technology Facilities Council, yang merupakan bagian dari UK Research and Innovation.
Pertanyaan yang sering diajukan
Mengapa CosmoCube tidak dapat melakukan pengamatan ini dari Bumi?
Ionosfer Bumi menghalangi frekuensi 10–50 MHz yang dirancang untuk digunakan CosmoCube, sementara transmisi radio, telekomunikasi, dan satelit menciptakan gangguan. Lintasan di sisi jauh Bulan akan menempatkan Bulan di antara wahana dan Bumi, sehingga mengurangi derau terestrial tersebut.
Kapan CosmoCube dapat diluncurkan?
Para peneliti berharap CosmoCube dapat diluncurkan dalam lima tahun. Proyek ini memperoleh pendanaan UK Space Agency, sementara pengerjaan instrumennya mencakup prototipe laboratorium, pengujian lingkungan, dan pengembangan platform wahana antariksa SSTL-21.
