Международная команда под руководством Кембриджского университета планирует отправить компактный спутник CosmoCube на лунную орбиту для поиска водородного сигнала из космических тёмных веков Вселенной. На обратной стороне Луны аппарат будет защищён от земных радиопомех примерно 40 минут каждой двухчасовой орбиты, что поможет проводить измерения, невозможные с Земли. Миссия может исследовать эпоху до появления первых звёзд и дать данные о ранней роли тёмной материи.
Ключевые факты
- CosmoCube — разработанный в Великобритании малый спутник, примерно размером с небольшой чемодан для ручной клади.
- Он предназначен для наблюдения 21-сантиметровой линии, испускаемой атомами водорода в космические тёмные века и эпоху Космического рассвета.
- Спутник будет наблюдать на частотах от 10 до 50 МГц, проходя за Луной вдали от земного радиошума.
- За предполагаемый двухлетний срок миссии команда рассчитывает собрать 1 000 часов данных.
- Проект получил финансирование UK Space Agency, а исследователи надеются запустить аппарат в течение пяти лет.
Почему используют обратную сторону Луны?
Обратная сторона Луны лежит в основе стратегии наблюдений CosmoCube, поскольку лунное тело может блокировать шум с Земли, когда аппарат находится на дальней стороне. Наземные исследования сталкиваются с двумя главными препятствиями: ионосфера блокирует нужные низкие частоты, а FM-радио, телекоммуникации и спутники создают помехи, способные заглушить слабый космический сигнал.
Целью является 21-сантиметровая линия атомов водорода в промежутке между послесвечением Большого взрыва и Космическим рассветом, когда образовались первые звёзды. Команда характеризует этот период как эпоху продолжительностью примерно 150 миллионов лет и отмечает, что он не наблюдался напрямую. Обнаружение сигнала позволило бы исследователям изучать, как Вселенная изменилась от тёмного, почти пустого состояния до наблюдаемых сегодня структур.
Что будет измерять CosmoCube и почему это важно?
CosmoCube попытается измерить чрезвычайно слабое радиоизлучение раннего водорода на частотах 10–50 МГц, используя длинную лёгкую антенну, разворачиваемую на лунной орбите. Эти измерения могут помочь изучать формирование первых звёзд и галактик, а также исследовать, как тёмная материя способствовала стягиванию водорода в ранней Вселенной.
Во время пролётов над дальней стороной Луны спутник, как ожидается, получит экранирование, необходимое для наблюдения сигнала, сохраняя при этом обзор космоса. Научный план проекта также зависит от отделения искомого излучения от значительно более ярких радиоисточников переднего плана, особенно излучения Млечного Пути.
Как малый спутник рассчитан на сложное измерение
Аппарат будет использовать полностью интегрированный миниатюрный радиометр на основе технологии RF-Systems-on-Chip. Он будет многократно сравнивать сигнал неба со встроенными эталонными источниками через калибратор с переключением Дикке — этот процесс предназначен для коррекции электронных дрейфов и внутреннего шума, которые иначе могли бы выглядеть как космический сигнал.
После передачи данных на Землю исследователи планируют применять байесовские статистические методы для удаления шума переднего плана. Они также намерены объединять компьютерное моделирование с измерениями в полёте, чтобы восстановить отклик антенны по всему небу и вычесть оставшиеся искажения.
Компания Surrey Space Technology Limited разрабатывает в Великобритании платформу SSTL-21. Разработка прибора включает работающие лабораторные прототипы и экологические испытания. Среди академических партнёров Кембриджа — University of Portsmouth и STFC RAL Space, также участвуют специалисты с Мальты; команда участвовала в конкурсе идей mini-Fast missions Европейского космического агентства, ориентированном на стоимость миссий ниже €50 миллионов.
Что это означает для исследователей и университетов
Для исследователей CosmoCube представляет собой предложенный путь к наблюдениям, которые наземные радиотелескопы не могут проводить на нужных частотах. Для участвующих университетов и исследовательских организаций миссия объединяет космологию, разработку радиоаппаратуры, тепловые испытания космических аппаратов, калибровку и статистический анализ данных. В работе участвуют University of Cambridge, University of Portsmouth, STFC RAL Space, Surrey Space Technology Limited и международные партнёры.
Гонка за сохранение тихой лунной радиообстановки
Проект развивается на фоне растущего интереса к обратной стороне Луны для радиоастрономии и других миссий. Команда CosmoCube отмечает, что миссии из Соединённых Штатов, Индии и других стран планируются для использования радиотишины Луны, поэтому эта необычно тихая среда для наблюдений может не остаться неизменной навсегда.
Подробности предложенной миссии были опубликованы в Nature Astronomy в 2026 году. Работа частично поддержана UK Space Agency, Kavli Foundation и Science and Technology Facilities Council, входящим в состав UK Research and Innovation.
Часто задаваемые вопросы
Почему CosmoCube не может проводить эти наблюдения с Земли?
Ионосфера Земли блокирует частоты 10–50 МГц, для которых предназначен CosmoCube, а радиопередачи, телекоммуникации и спутники создают помехи. Во время пролётов над дальней стороной Луны она будет находиться между аппаратом и Землёй, уменьшая этот земной шум.
Когда может состояться запуск CosmoCube?
Исследователи надеются, что CosmoCube удастся запустить в течение пяти лет. Проект финансируется UK Space Agency, а работа над прибором включает лабораторные прототипы, экологические испытания и разработку платформы спутника SSTL-21.
