CosmoCube卫星5年内发射，月背观测揭开宇宙早期谜团

一颗大小接近小型行李箱的微型卫星即将启程，它将肩负起探索宇宙起源奥秘的重任。由英国剑桥大学领导、多国科学家参与的“CosmoCube”任务预计将在未来五年内发射升空，目标是捕捉宇宙最早期“低语”，从而揭开宇宙学最大谜题之一：在首批恒星诞生之前，宇宙究竟发生了什么。

这项任务的核心在于利用月球背面作为天然屏障，屏蔽来自地球的全部电磁噪声。当“CosmoCube”卫星绕月飞行时，每圈约两小时的轨道中有大约40分钟处于月球背面，完全隔绝地球噪音。这种独特的观测环境将使科学家能够捕捉到早期宇宙氢原子发出的极微弱信号——21厘米线。

21厘米线信号产生于大爆炸之后、核聚变点亮第一批恒星之前的过渡时期，至今未被直接探测到。信号越古老，其波长被拉伸（即红移）到更长波长的程度就越大，从而可以追踪其强度相对于宇宙微波背景辐射随时间的变化。通过分析这些信号，科学家希望能够重建宇宙从黑暗时代（大爆炸后约38万年）到再电离纪元结束（大爆炸后约10亿年）期间的演化历程。

“气体的温度会受到当时宇宙中发生事件的影响。”德莱拉·阿塞多说，“此外，21厘米信号的振幅和形状预计会受到暗物质的影响，这为专家们研究宇宙这一神秘组成部分的性质提供了途径。”

尽管澳大利亚EDGES射电望远镜曾声称发现21厘米线，但该结果一直受到质疑。相比之下，“CosmoCube”任务计划在为期两年的任务中，累计观测1000小时，收集关于宇宙最后一个未被探索时期的数据，有望填补人类对宇宙演化的认知空白。

为实现这一目标，“CosmoCube”将在10MHz—50MHz的极低频率范围内工作，远低于地面望远镜的覆盖范围。卫星会展开一根细而轻的高灵敏无线电天线，并在多个内置参考源之间来回切换，以消除卫星自身电子设备产生的微小漂移和噪声。数据传回地球后，团队先要去除来自银河系的前景无线电辐射，重建天线对不同方向天空的响应，再进一步剔除残余噪声。

“总成本估计略低于5000万英镑（约 4.56亿元人民币），发射日期——我们预计大约在五年后。”德莱拉·阿塞多表示，并补充说CosmoCube卫星已获得英国航天局超过200万英镑（约 1823万人民币）的资助。

未参与该项目的乔德雷尔银行天体物理中心宇宙学教授菲尔·布尔对该任务表示欢迎：“CosmoCube卫星的测量将帮助我们理解宇宙起源的主要要素——导致第一批恒星和星系形成的过程，以及在所谓的宇宙黑暗时代之后照亮宇宙的过程。”但他也指出，CosmoCube卫星并非唯一试图进行这些测量的任务，其他任务可能会抢先一步。

“更令人担忧的是，其他计划中的月球任务可能会带来该任务试图规避的人为射电噪声，”他说，“这使得这成为一场与时间的赛跑。”

如果“CosmoCube”任务取得实质性突破，将有望补齐人类关于宇宙演化最模糊的那块认知拼图，为理解宇宙如何从一片黑暗空旷演变为今日的复杂结构提供关键证据。