1027-鸿蒙计划(上)去月球背面测信号

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2026到2030年期间，中国要发射四组科学卫星去探索更广阔的宇宙。这四组卫星，每一组都背负独特的使命。 第一个，叫“鸿蒙计划”。

“鸿蒙计划”是一组由10颗卫星组成的月球轨道编队。任务分成主星和子星，公开资料里常见的提法是“1主9从”。这组卫星预计在月球附近开展低频射电观测，目标之一是测量宇宙早期中性氢留下的信号。

画面类似于10颗卫星飞到月球背面，像一排麦克风对着宇宙录音，但其实是把一套低频射电测量系统送到月球背面附近，去捕捉宇宙早期信号。

为什么非得去月球背面？

为什么地球附近不行？

为什么这个任务看起来像航天工程，其实是一次极端苛刻的测量学挑战？

1.“鸿蒙计划”不是到月球背面录音

卫星接收的也不是声波。它们要处理的是低频电磁波，频段比常见的移动通信更低，和地面广播、短波通信、导航、雷达活动挨得很近。

这也是任务要去月球背面的原因之一。

因为地球周围并不“安静”，人造电磁信号、天然噪声都很多。对低频射电天文学来说，这些背景足以掩盖住目标。

月球背面对地球形成遮挡，长期被看作太阳系内少见的低频射电静默区，科研团队也是围绕这个条件来设计任务。

计划编队中包括高频子星和低频子星。前者面向30到120 MHz 的观测，后者覆盖更低的频段。主星负责协同和回传，等编队从月球背面飞到正面，数据再由主星发回地球。

“鸿蒙计划”看起来是10颗卫星，实际更接近一套拆开的仪器。不同节点执行不同的任务目标，最后实现一条完整的测量链路。涉及轨道、姿态、同步、天线、数据处理等复杂的技术问题。

2. 测的是什么？

目标是测量中性氢21厘米谱线在宇宙膨胀后的低频信号。原始频率是1420MHz。

宇宙从早期演化到现在，空间尺度不断拉大，这条谱线也被拉到更低的频段。今天如果在几十MHz看到它，看到的已经不是附近天体，而是很早以前宇宙留下的痕迹。

既然目标信号来自宇宙深处，难点主要在距离吗？实际上棘手的问题是信号太弱、背景太强。

相关研究提到，银河系前景比目标21厘米信号亮很多，差距在四到六个数量级，也就是一万到一百万倍。要把这种信号从背景里分出来，首先得有足够干净的观测环境，其次是对仪器本身的高要求。

因为在低频射电观测里，仪器自己制造假信号并不少见。天线方向图会随频率变化、接收链路会漂移、热噪声和反射项也会混进测量结果。如果这些因素让数据里多出来一个小起伏，那这个信号到底来自宇宙，还是来自系统误差就成为了问题。

下一篇说21厘米信号本身。为什么这条谱线会成为宇宙学观测的目标，为什么地球上做这件事一直很难，月球背面究竟替研究人员挡掉了什么。