能,只不过得不偿失。在1940至1950年代,的确研究和试验过用月球反射无线电信号充当天然通信卫星的方案。实验表明可以借助月球实现跨越地球曲率的远程通信。然而因为月球距离遥远,发射信号需要很大的功率,同时月球只有一颗,如果月球在地球另一边就没法用月球通信了等缺陷。使得人们宁可用电离层反射,后来用人造卫星来解决远程无线通信问题。


一般来说,人造卫星有三大用途:通信、导航、遥感(不是抽烟喝酒烫头)。对这三种用途来说,月球太远了(月地平均距离384,400km。相比之下,低轨卫星&<2,000km;北斗中轨~21,500km;地球同步35,786km)。对地观测能力的下降、通信信号的衰减,大致和距离的平方成正比。月地距离大约是地球同步轨道高度的10倍,把月球用于通导遥都会得不偿失。

常用卫星轨道高度及月地距离对比[1]

不过,月球或许能够很好地承担一类特殊人造卫星的功能:空间望远镜(Space Telescope)。(按照用途分类,空间望远镜可归为天文卫星(Astronomical satellites ))。

天文观测中,地球大气层对很多波段都有影响。将望远镜移到太空中就能不受大气层的干扰,得到更精确的天文资料。这种想法很早就开始了实践,1966年至1972年间NASA发射了四颗轨道天文台(Orbiting Astronomical Observatory,OAO)卫星,1971年发射的礼炮一号空间站上也带上一架紫外天文望远镜。在烧钱如烧纸的太空竞赛时代,阿波罗计划决不能少了这种「爆款」装备,1972年的阿波罗16号的宇航员就它搬上了月球[2]。

阿波罗16号及望远镜[2]

史上最「红」空间望远镜莫过于哈勃空间望远镜。自1990年4月24日升空至今,它的观测成果极大地丰富了人类对宇宙的认知。除了观测可见光波的哈勃之外,红外波段的斯皮策(Spitzer,注*)、X光波段的钱德拉(Chandra)、伽马射线的康普顿(Compton)等一系列空间望远镜都取得了成功,它们传回地球的信息是任何地面天文台无法代替的。

但是,未来科学的探索必然需要对宇宙大爆炸背景辐射中微弱「指纹」信息的获取,近地轨道的空间望远镜就难以承担这一任务。

月球背面是在太阳系内部探测宇宙里面的低频无线电波的最佳地点,这是检测宇宙大爆炸留下的某些微弱信号的唯一途径[3],这对于人类研究宇宙的形成具有极大的价值。有科学家[3][4]就提出了在月球背面部署空间望远镜。

月球背面优势不少:

  • 没有大气,避免了电磁波的散射和吸收;
  • 离地球很远且引潮汐锁定永久背向地球,将减少人类产生的信号干扰;
  • 28天的自转周期,使得有一个超长的「夜晚」进行连续观测;
  • 足够的质量:为仪器提供坚实的支撑及平稳可靠的定向;
  • 足够的面积:可以部署大型阵列天线。

特别是对于射电望远镜来说,GPS信号、短波通信、雷达、甚至是微波炉都会散逸到太阳系中形成污染;而在月球背面,这些干扰源都被100%屏蔽掉了,形成了一个非常干净的观测环境。科罗拉多大学波尔得分校的一些学者已经给出了初步的方案:无线电宇宙学月球阵列(Lunar Array for Radio Cosmology ,LARC)[5]。

LARC的天线设计[5]

当然,月球充当天文卫星也必须克服一些工程技术难题,如精密设备运输安装、极端温度、通信、月震等等,这些都导致了与可以想见的成本激增。相比之下,JWST、WFIRST等下一代天文望远镜采用拉格朗日点Halo轨道的方案,在科学目标、性价比方面都更具优势。

目前所有的月基天文望远镜方案还都停留在了纸上,不过随著研究的进展,月球还是有机会承担这份重任的。

注:

*:斯皮策红外空间望远镜在日心轨道运行,真·不是卫星。

REF:

[1]维基百科:轨道高度示意图[2]NASA:人类第一架月基天文望远镜[3]《自然》:将望远镜放在月球的另一侧[4]俄天文学家:建议在月球背面建望远镜 研究宇宙起源

[5]科罗拉多大学波尔得分校:月球无线电阵列


人造卫星有几个优势月亮没有:

距离近,信号好。

距离近,设备容易更换升级,成本低。

人造卫星可以根据需要设计的调整高度以及轨道,比如环绕,同步,网路形……想像一下间谍卫星比较容易理解。

人造卫星可以有很多个,想想GPS月亮怎么实现?

月食……

没开玩笑,地球背面月亮就没用了。

霸天虎不同意——这回是真的开玩笑。


延迟和成本啥的咱先都不提。

你先给月球变个轨试试?


有用的。矽谷当年发家就是靠做军工雷达,其中他们的雷达就是用月球反射电磁波去探测苏联的 ICBM 发射, 甚至他们能做到比克里姆林宫更先知道哪里发射了什么时候发射的。


1.距离太远了。

2.登月太贵了。

3.月球的轨道是固定的,而有些卫星是需要变轨的。


连行踪飘忽的流星雨残迹都不放过的无线电爱好者,怎么可能没试过对著月亮女神来一发?

成功的第一发来自美国陆军信号兵实验室。1945年二战结束,实验室面临鸟尽弓藏。室主任为了刷存在感打起了月球的主意。1946年1月10日,他们第一次收到了月面反射信号。

月面反射实验用的「埃菲尔」铁塔

月面反射原理图

美国海军一听说本部电报能直接打给在地球另一面的舰艇立刻就开始了买买买,1951年投资建造了当时世界上最大的直径70米的接收天线。到1956年,五角大楼已经能通过月面反射向太平洋舰队发送电码、音频和图片[1]。这个系统的一个缺点是它受制于月升月落时间。当唯一的月球落到海平面下,系统就无法工作。

通过月面反射通讯系统传输的航母照片

除通信之外,月面反射还卷入过情报战。1960年代,为了搜集苏联防空雷达的电子情报,美国打著发展射电天文学的幌子在各地大兴土木,其中包括斯坦福大学校园里直径46米的天线。1964年,这架天线成功收到了苏联反导雷达的月面反射信号。 [2] 技术人员从中分析出了雷达的位置、数量和性能。有了这些情报,不仅电子干扰可以更有针对,隐形战机的设计也能更有的放矢。[3]

斯坦福大学的碟形天线

当然在人造卫星技术成熟以后,更可控、信号质量更好的通信卫星和间谍卫星就取代了月面反射。

参考

  1. ^Beyond the ionosphere https://history.nasa.gov/SP-4217/ch2.htm
  2. ^Moon Bounce Elint https://nsarchive2.gwu.edu/NSAEBB/NSAEBB479/docs/EBB-Moon11.pdf
  3. ^Stealth Countermeasure https://www.cia.gov/library/readingroom/docs/stealth_%20count.pdf


延迟太大,好几秒呢,用来发简讯吗?


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