CosmoCube嘅首要科學任務係探測來自宇宙黑暗時代(紅移z ≈ 13至150)嘅紅移21厘米氫譜線 。呢個係目前已知唯一可以直接研究嗰個時代嘅方法。所謂嘅「黑暗時代」,係指宇宙大爆炸嘅餘暉冷卻之後,直到第一批恆星同星系形成之前嘅一段漫長時期 。呢個信號喺地球地面係完全探測唔到嘅,因為地球嘅電離層會阻擋低頻無線電波 。即使去到太空,呢個信號都極其微弱,但月球嘅背面提供咗一個喺宇宙中難得嘅「寧靜」環境 。
CosmoCube嘅體積大約等於一個小型手提行李箱 。英國嘅薩里衞星科技公司(Surrey Satellite Technology Limited,簡稱SSTL)已經獲得了由英國太空總署(UK Space Agency)資助嘅為期三個月嘅「第零階段」研究合約,主要負責任務設計同可行性分析 。呢個衞星平台正正發揮咗英國喺小型、低成本衞星開發方面嘅專長 。
呢部衞星計劃喺一條低月球軌道(Low Lunar Orbit,簡稱LLO)上面運行,只有當佢飛到月球背面嘅時候先會收集數據 。呢個位置可以完美噉遮擋住來自地球嘅所有電磁噪音,包括FM廣播、人造衞星信號以及其他通訊系統嘅干擾 。根據設計,喺每個大約兩小時嘅軌道週期入面,大概有40分鐘可以用嚟做呢種「屏蔽」觀測 。學術論文指出,佢嘅觀測頻段係10至100 MHz,而主要嘅科學目標係呢個範圍入面嘅低頻端 。
呢個為期兩年嘅任務預計可以累積大約1000小時嘅低頻無線電數據 。透過一次又一次嘅軌道觀測,佢哋希望可以累積到足夠嘅信號,從而探測到呢個極其微弱嘅「黑暗時代」信號,呢個信號會被銀河系同步輻射等更強嘅天體物理前景噪聲所淹沒 。
CosmoCube嘅設計係要符合歐洲太空總署(ESA)嘅「迷你快速任務」(mini-Fast)框架。呢個框架嘅成本上限大約係5000萬歐元,目標係由獲選到發射唔超過五年 。名義上嘅發射窗口係喺任務獲選後四至五年內 。呢種「快速、低成本」嘅方式,目的就係要用相對有限嘅預算去實現有重大影響力嘅科學成果 。
CosmoCube團隊並唔係唯一一個瞄準月球背面去做「黑暗時代」研究嘅隊伍。最接近嘅對手係LuSEE-Night(月球表面電磁學實驗——夜間任務),呢個係由美國太空總署(NASA)同美國能源部(DOE)合作嘅先導項目。LuSEE-Night計劃最早喺2025至2026年登陸月球背面,目標係首次從月球表面測量到「黑暗時代」嘅21厘米信號 。另外,更大規模嘅構想好似FARSIDE同FarView天線陣列都仲喺初步設計階段,不過佢哋嘅規模同複雜程度會高好多 。印度等其他國家亦都公布咗月球背面嘅科學計劃 。CosmoCube團隊注意到,邊個能夠最先探測到「黑暗時代」信號,將會獲得極高嘅科學聲望,呢股競爭壓力令佢哋必須盡快由概念階段進入實際飛行任務 。
需要留意嘅係,目前關於CosmoCube嘅資料主要嚟自新聞報道(例如《衛報》、《大眾科學》、phys.org)、《劍橋卡文迪許實驗室雜誌》嘅文章,以及有關光譜儀設計嘅學術論文 。ESA或者劍橋大學官方嘅「Pre-Phase A」文件仲未公開。衞星平台「SSTL-21」呢個名同埋精確嘅觀測頻段細節,主要係喺部分新聞來源入面提及,喺檢索到嘅原始學術論文入面未得到確認。至於LuSEE-Night以外嘅競爭任務,相關資料只係概括式提及。
如果可以成功探測到宇宙黑暗時代嘅21厘米信號,將會係宇宙學上一個里程碑式嘅成就。呢將可以令科學家直接窺探宇宙歷史中一個至今無法觸及嘅時代,測試有關早期結構形成同暗物質性質嘅理論模型 。CosmoCube通過證明一部小型、相對廉價嘅衞星都可以喺月球軌道上完成呢種測量,可能會為研究早期宇宙打開一扇全新嘅窗戶,並為未來嘅太空無線電天文學建立一個成功嘅範例 。
CosmoCube嘅首要科學任務係探測來自宇宙黑暗時代(紅移z ≈ 13至150)嘅紅移21厘米氫譜線 。呢個係目前已知唯一可以直接研究嗰個時代嘅方法。所謂嘅「黑暗時代」,係指宇宙大爆炸嘅餘暉冷卻之後,直到第一批恆星同星系形成之前嘅一段漫長時期 。呢個信號喺地球地面係完全探測唔到嘅,因為地球嘅電離層會阻擋低頻無線電波 。即使去到太空,呢個信號都極其微弱,但月球嘅背面提供咗一個喺宇宙中難得嘅「寧靜」環境 。
CosmoCube嘅體積大約等於一個小型手提行李箱 。英國嘅薩里衞星科技公司(Surrey Satellite Technology Limited,簡稱SSTL)已經獲得了由英國太空總署(UK Space Agency)資助嘅為期三個月嘅「第零階段」研究合約,主要負責任務設計同可行性分析 。呢個衞星平台正正發揮咗英國喺小型、低成本衞星開發方面嘅專長 。
呢部衞星計劃喺一條低月球軌道(Low Lunar Orbit,簡稱LLO)上面運行,只有當佢飛到月球背面嘅時候先會收集數據 。呢個位置可以完美噉遮擋住來自地球嘅所有電磁噪音,包括FM廣播、人造衞星信號以及其他通訊系統嘅干擾 。根據設計,喺每個大約兩小時嘅軌道週期入面,大概有40分鐘可以用嚟做呢種「屏蔽」觀測 。學術論文指出,佢嘅觀測頻段係10至100 MHz,而主要嘅科學目標係呢個範圍入面嘅低頻端 。
呢個為期兩年嘅任務預計可以累積大約1000小時嘅低頻無線電數據 。透過一次又一次嘅軌道觀測,佢哋希望可以累積到足夠嘅信號,從而探測到呢個極其微弱嘅「黑暗時代」信號,呢個信號會被銀河系同步輻射等更強嘅天體物理前景噪聲所淹沒 。
CosmoCube嘅設計係要符合歐洲太空總署(ESA)嘅「迷你快速任務」(mini-Fast)框架。呢個框架嘅成本上限大約係5000萬歐元,目標係由獲選到發射唔超過五年 。名義上嘅發射窗口係喺任務獲選後四至五年內 。呢種「快速、低成本」嘅方式,目的就係要用相對有限嘅預算去實現有重大影響力嘅科學成果 。
CosmoCube團隊並唔係唯一一個瞄準月球背面去做「黑暗時代」研究嘅隊伍。最接近嘅對手係LuSEE-Night(月球表面電磁學實驗——夜間任務),呢個係由美國太空總署(NASA)同美國能源部(DOE)合作嘅先導項目。LuSEE-Night計劃最早喺2025至2026年登陸月球背面,目標係首次從月球表面測量到「黑暗時代」嘅21厘米信號 。另外,更大規模嘅構想好似FARSIDE同FarView天線陣列都仲喺初步設計階段,不過佢哋嘅規模同複雜程度會高好多 。印度等其他國家亦都公布咗月球背面嘅科學計劃 。CosmoCube團隊注意到,邊個能夠最先探測到「黑暗時代」信號,將會獲得極高嘅科學聲望,呢股競爭壓力令佢哋必須盡快由概念階段進入實際飛行任務 。
需要留意嘅係,目前關於CosmoCube嘅資料主要嚟自新聞報道(例如《衛報》、《大眾科學》、phys.org)、《劍橋卡文迪許實驗室雜誌》嘅文章,以及有關光譜儀設計嘅學術論文 。ESA或者劍橋大學官方嘅「Pre-Phase A」文件仲未公開。衞星平台「SSTL-21」呢個名同埋精確嘅觀測頻段細節,主要係喺部分新聞來源入面提及,喺檢索到嘅原始學術論文入面未得到確認。至於LuSEE-Night以外嘅競爭任務,相關資料只係概括式提及。
如果可以成功探測到宇宙黑暗時代嘅21厘米信號,將會係宇宙學上一個里程碑式嘅成就。呢將可以令科學家直接窺探宇宙歷史中一個至今無法觸及嘅時代,測試有關早期結構形成同暗物質性質嘅理論模型 。CosmoCube通過證明一部小型、相對廉價嘅衞星都可以喺月球軌道上完成呢種測量,可能會為研究早期宇宙打開一扇全新嘅窗戶,並為未來嘅太空無線電天文學建立一個成功嘅範例 。