英国剑桥大学领衔的研究团队设计了一颗只有手提箱大小的微型卫星“CosmoCube”,计划将其部署到月球轨道上,用于探索宇宙“黑暗时代”——即大爆炸之后、首批恒星诞生之前那段长达1.5亿年的神秘时期。

该任务的核心目标,是捕捉宇宙早期氢原子发出的微弱21厘米无线电信号。这种频率在10至50兆赫兹之间的低频辐射,从未被人类直接观测到。研究团队希望借此揭示暗物质在早期宇宙结构形成中扮演的关键角色。

然而,地球电离层以及大量人类无线电活动(如调频广播和通信信号)会严重干扰这类低频信号。研究人员形容,在地球上聆听这些来自135亿年前的微弱信号,就像在重摇滚演唱会门外试图录制一段静谧的独白。

为此,CosmoCube将躲到月球背面执行任务。这颗由英国政府资助的卫星将绕月飞行两年,每两小时绕行月球一周。在每次绕行中,有40分钟时间月球会完全遮蔽来自地球的一切无线电噪音,为探测器提供一个“绝对安静”的观测窗口。

剑桥大学卡文迪什实验室的埃洛伊·德·莱拉·阿塞多教授表示:“除了月球背面,没有任何其他地方能提供探测这种微弱信号所需的屏蔽条件,同时还能观测整个太空。月球背面是唯一的选择,它能一次性解决多个问题,为我们打开一扇通往极早期宇宙的清晰窗口。”

在为期两年的任务中,CosmoCube将收集总计1000小时的观测数据,绘制宇宙从空旷黑暗到复杂星系的演化图谱。研究团队已获得英国航天局资助,计划在五年内将这颗卫星发射升空。

为了确保测量精度,CosmoCube在绕月飞行时将使用一种新型展开式轻量天线,并通过内部“迪克切换”校准器在天空信号与参考负载之间持续切换,以消除系统误差。这项创新设计有望让人类首次直接探测到宇宙黑暗时代的“心跳”。