探索宇宙鸿蒙初开，拓展人类认知边界

　　月球轨道超长波天文观测阵列是空间科学先导专项背景型号项目，内部以“鸿蒙计划”命名，由中国科学院国家天文台、中国科学院国家空间科学中心、上海微小卫星创新研究院并联合国内外多个科研团队开展研究。

　　目标是以中国提出的创新卫星编队概念，打开电磁频谱最后的超长波观测窗口，探索宇宙鸿蒙初开的黑暗时代，为拓展人类认知边界贡献中国力量。

　　自古以来，浩瀚的星空就引起人们无限的好奇和思索。但是，我们所看到的这些就是宇宙中的一切吗？其实，可见光仅仅是电磁频谱中的一小部分，还存在着红外、紫外、X-射线、伽马射线和无线电等。多波段观测可以展示不一样的图景。

　　图1：不同波段下的星系

　　当人类用新波段观测天空时，就收获了中子星、黑洞、宇宙微波背景辐射等许多新发现。但是迄今为止，电磁频谱中还有一个空白--- 频率30MHz以下的超长波，由于地球电离层的吸收和折射，再加上大量人为的电磁辐射干扰，在地面甚至近地空间观测都非常困难，超长波的天空究竟是什么样子的呢？

　　月球能够有效遮挡来自地球的电磁干扰，为超长波天文观测提供最佳环境。超长波天文观测阵列计划在月球轨道上进行超长波观测。卫星组合体整体发射，进入环月轨道后依次释放子星，形成线性编队。在轨道背地面开展观测，在对地面由主星下传观测数据。

　　图2：超长波天文观测阵列示意图

　　来自各方向的射电信号到达各子星的时间不同，利用干涉测量技术，8颗低频子星获取1～30兆赫频段的高分辨率天图和频谱， 1颗高频子星在30～120兆赫频段获取高精度全天平均辐射谱，打开超长波观测的新窗口。

　　图3：进行低频探测的低频子星

　　在超长波频段探索宇宙的黑暗时代和黎明是一个核心科学目标。我们的宇宙起源于约138亿年前的大爆炸，此后宇宙进入黑暗时代，经过约1亿年演化形成第一代恒星，此后形成越来越多的恒星和星系，进入现代宇宙。虽然大爆炸理论已得到证实，但我们对宇宙黑暗时代和黎明却所知极少。宇宙黑暗时代尚无恒星，只有中性氢气体可产生21厘米波长的辐射，这些辐射今天已红移到超长波频段，精密的超长波观测将揭示这一宇宙演化中的神秘时期。

　　图4：宇宙演化历史

　　超长波是电磁频谱中最后的空白，其高精度辐射谱和高分辨率天图可以在宇宙学、河外射电星系、银河系星际介质、宇宙线、太阳和行星物理等研究中给出无可替代的宝贵信息。在这个新窗口我们还会发现什么呢？这是一个难以准确预测的“未知之未知”。超长波观测将为我们揭开宇宙鸿蒙初开时的神秘面纱，成为射电天文学和空间探测的里程碑。（鸿蒙计划课题组）