在人类探索宇宙的征途上，随着科学技术的飞速发展，越来越多的天文观测选择跳出台面，迈向太空。伴随着空间望远镜的兴起，射电天文学领域也迎来了前所未有的机遇。近日，由美国能源部布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory, BNL）牵头，联合加州大学伯克利分校空间科学实验室（Space Sciences Laboratory, SSL）及劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）等多方力量合作打造的月球背面射电望远镜项目——LuSEE-Night，正在经历其关键的设备组装阶段，预计将于2026年发射登陆月球。该项目不仅是空间射电天文学的一次开创性尝试，更预示着人类观测宇宙暗时代（Dark Ages）无线电信号的可能性。LuSEE-Night不仅代表了射电天文学技术的突破，也是工程设计在极端环境下的巅峰挑战与体现。月球背面之所以成为射电望远镜理想的观测区，是因为它独特的地理位置屏蔽掉来自地球和太阳的无线电干扰，远离地球上繁杂的电磁噪声，使得科学家能够捕捉到宇宙早期留下的微弱射电信号。
然而，月球背面同样是极端恶劣的生存环境，昼夜温差极大，长达十四天的极夜和极昼交替，温度在-280到280华氏度之间剧烈波动，且缺乏大气层保护，承受强烈的宇宙辐射。如此严酷的环境极大考验望远镜的设计和材料选择，也对电源管理及系统稳定性提出极高要求。项目团队在这方面进行了卓越的创新。LuSEE-Night设计的重量限制极为严格，整套设备重量不得超过128公斤。为了满足这一苛刻要求，团队在电池选型、电力管理和热控系统设计方面权衡再三。电池作为唯一且有限的能源储备，必须确保在长达14天的极夜中设备维持基本工作状态。
LuSEE-Night配备了约50公斤重的专业电池组，结合太阳能电池板和精密的热控系统，确保设备在极端温差下仍能稳定运行。特别值得关注的是LuSEE-Night的核心科学仪器——定制设计的射电光谱仪。这款光谱仪集成了先进的硬件和软件技术，具备自我校准、增益调节和内置干扰滤除能力，且能够实时连续监听宇宙的整个射电波段，信息捕获效率高达100%。这一性能使其在空间射电天文学领域遥遥领先，能够捕捉到远比地基望远镜更为细腻的宇宙曙光信号。科学团队将着重分析宇宙“暗时代”期间，距今约138亿年前宇宙大爆炸约38万年后的射电信号。暗时代是宇宙演化早期星体和星系展现之前的阶段，探测这段时期的信号有助于揭示宇宙结构的初始进化，暗能量的本质，以及宇宙大尺度形成机制，对现代物理学和宇宙学研究具有革命性意义。
此次合作的工程技术挑战也非常突出。月球背面缺乏实验室可模拟的直接环境参考，团队必须借助数学热力学模型和极端环境测试设计信号过滤及散热方案，通过配置热管与热辐射器以及智能热开关，确保设备在极端昼夜温度间快速调节。射电频段通信问题和自身电子设备发出的干扰也被设计团队逐一解决，确保从设备发出的本地电磁噪声最小化，不干扰信号采集。LuSEE-Night还配备了远程可操作控制系统，使得月球上的望远镜能由地面科学团队灵活调控，包括调整观测节奏、功耗模式和数据传输时机，最大限度延长设备寿命和提升有效观测时间。与此前多数太空探测器只能运行一个月球昼夜不同，LuSEE-Night的设计目标是能持续运行长达两年，代表了对于月球极端环境长期适应性的一次技术飞跃。在项目管理层面，LuSEE-Night体现出美国国家航空航天局（NASA）与能源部在基础科学探索和技术研发上的协作共赢。
NASA通过商业月球有效载荷服务（Commercial Lunar Payload Services, CLPS）计划提供着陆器及发射支持，Firefly Aerospace所开发的Blue Ghost 2月球着陆器将承担此次金星任务的运输任务。此前Firefly成功实现Blue Ghost一号无人登月，为此次任务积累了宝贵经验。整体而言，LuSEE-Night是月球空间科学迈向深远的里程碑。它不仅为探究宇宙早期历史提供前所未有的技术保障，也为未来复杂的月球科研站和空间天文台设计积累可贵经验和数据。随着发射窗口临近，科研团队正紧锣密鼓地进行设备最终组装和环境模拟测试，确保望远镜在发射和登陆过程中的安全与完整。科学家们对于即将接收的宇宙信号充满期待，期望LuSEE-Night能助推人类对宇宙起源和演化机制的理解迈上新台阶，也为射电天文学事业开启月球时代。
未来，随着空间科学仪器成本降低和技术提升，将有更多类似LuSEE-Night的尖端仪器走向深空，揭露更多宇宙奥秘。正如项目科学家所言：“我们正处于空间科学的新时代。强大的仪器与持续创新让我们能够在此前无法企及的领域展开探索，开启对宇宙的全新认知。”LuSEE-Night以其前沿的设计理念、卓越的工程实践和宏伟的科学目标，完美诠释了这一时代的精神。
