用于研究早期宇宙的月球低温液体镜面望远镜

我们研究了在月球上部署直径 20 至 100 米的顶空观测液体镜面望远镜的可行性及其科学潜力。此类望远镜将开展深红外巡天，以研究遥远宇宙，并对詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的发现进行后续观测，提供更详细的图像和光谱研究。它们能够探测到比 JWST 暗 100 倍的天体，观测早期宇宙中的第一代高红移恒星及其聚集成星系的过程。我们探讨了此类望远镜的科学机遇、关键技术及最佳选址，并验证了关键技术。例如，主镜需要一种高反射率液体，该液体在月球真空环境下不蒸发且在低于 100K 时仍保持液态：我们通过成功涂覆一种蒸气压可忽略的离子液体完成了关键演示。我们还成功实验了基于超导轴承旋转的液体镜面，这将满足望远镜低温真空环境的需求。我们研究了月球选址相关问题，得出结论：距离极点几公里内的地点是进行深空覆盖和长积分时间的理想选择。我们在北极 0.5 度范围内发现了山脊和环形山边缘，这些区域在月球冬季期间至少在某些太阳角度下被照亮，可提供电力和温度控制。我们还识别了潜在问题，如月球尘埃。初步研究提出的问题需要进一步的深入分析。这些问题必须作为我们希望通过本文开启的科学辩论的一部分得到充分审视。