长波长大天文台 (GO-LoW) NIAC 第一阶段最终报告

$\sim$15 MHz（20 m）以下的低频天空被地球电离层（中性大气上方的带电粒子层）所遮蔽。单个航天器曾在此频段进行过测量，但无法实现高甚至中等的角分辨率，因为望远镜的分辨率（$\theta$）由 $\theta = \lambda/D$ 决定，其中 $\lambda$ 为波长，$D$ 为望远镜直径。对于从几十米到几公里不等的波长，望远镜直径必须达到数百米至数公里才能获得中等分辨率。长波长大天文台（GO-LoW）是一个在 300 kHz 至 15 MHz 之间运行的干涉式巨型星座空间望远镜。有别于单个大型昂贵航天器（如 HST、Chandra、JWST）的传统方式，GO-LoW 是一个由数千个廉价、小型且可重构节点组成的干涉式大天文台。分布式传感元件星座提供了：（1）可靠性与抗故障的稳健性；（2）通过随时间增长和通过节点分阶段替换引入新技术而实现的长期性；（3）通过利用批量生产降低成本；（4）编队可重构性，以针对各种科学目标优化天文台。低频巨型星座使许多引人注目的科学目标发生革命性变化：高分辨率全天绘图、黑暗时代/再电离纪元宇宙学、星际介质测绘、太阳/行星磁活动以及系外行星磁层射电辐射。本报告总结了 GO-LoW 在 NASA NIAC 第一阶段计划下的概念发展。我们讨论了天线设计与灵敏度、星座架构（包括通信和发射基础设施）、干涉相关以及技术路线图。