近一个世纪以来，全球的射电望远镜为科学家提供了天文现象的数据。我们甚至建造了望远镜并将其送入轨道，其中最新的——詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）——为天文学家提供了关于早期星系形成、恒星诞生的星云以及新发现世界的大气化学组成等方面的全新见解。
但科学并未止步。天文学家一直在思考下一代望远镜应该是什么样子，也许更有趣的是，它们应该建在哪里。
我们能否拥有月球望远镜？
在研究人员中，一个越来越受欢迎的想法是在月球上建造下一代望远镜。但月球上的天文台会带来哪些优势？实际操作又有哪些实际限制呢？
在地球上，我们有大气层。如果你想捕捉尽可能清晰的太空图像，这是个问题。然而，地球提供了建造大型天文结构的基础。拥有大表面积的望远镜意味着我们可以捕捉到更广范围的电磁波谱，如果你想研究各种天文现象，这很好。
“地球上的光学望远镜有8米、10米，正在建造的甚至有39米，但它们的使用受到天气条件和大气湍流对图像分辨率的限制，”巴黎天体物理研究所的天文学家 Jean-Pierre Maillard 说道，他曾提出过月球天文台的建议。
天体物理学家通过将望远镜送入太空，避开了一些大气层对良好观测造成的问题。在太空中，我们可以无遮挡地观测各个方向的天空。然而，将望远镜置于太空也带来了一系列新的限制。
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太空望远镜有多大？
太空中的望远镜不能像我们在地球表面建造的望远镜那么大，因为它们必须符合一定的载荷，并且容易受到太空碎片的攻击。一些观测红外线的望远镜还需要冷却液——否则，它们会散发出过多的自身红外辐射并破坏图像。这种液体也可能蒸发或耗尽。此外，如果太空望远镜需要维修或修改，则很难进入。
理论上，月球望远镜可以和我们在地球上建造的望远镜一样大，天文学家也不必过滤大气层来观测宇宙。但是，将望远镜运到月球将很困难，因为它需要货运火箭。
马亚尔说：“需要足够大的探测器将探测站运到合适的地点。还需要提供永久的能源来部署和操作望远镜。”
据 Maillard 称，月球两极的撞击坑内部有永久阴影区域 (PSR)，可以作为大型望远镜的潜在地点——这些地点足够寒冷，无需冷却剂即可进行红外观测。
一些 PSR 的温度低至 18 开尔文（约零下 427 华氏度）。据 Maillard 称，这些温度可以为红外望远镜提供必要的被动冷却。这甚至比 JWST 经历的区域还要冷。
为什么月球天文台更好？
那么，月球天文台将如何改善我们现有的观测潜力呢？
根据 Maillard 的提案，通过扩展光谱覆盖的灵敏度，月球天文台将是一个 13 米多段望远镜，将使天文学家能够访问远红外线。
“凭借其全口径（JWST 集光面积的 4 倍），它将在共同光谱范围内灵敏度提高一倍，并提供两倍的图像分辨率。但是，它将是一个全新的工具，因为目前还没有可与它相比的远红外空间望远镜，”Maillard 说。
远红外线是电磁波谱中备受追捧的观测区域，因为天文学家可以在这里接触到原始宇宙中星系形成的最早阶段。
由于这些星系距离遥远，并且宇宙由于暗能量正在膨胀，这些早期星系的电磁辐射已经红移到电磁波谱的远红外区域。能够观测它们将为天文学家和宇宙学家提供关于第一批星系和恒星如何形成的宝贵数据——深入了解我们的宇宙黎明。
目前，NASA 和 ESA 还没有在月球上建造这类天文台的具体计划。但随着科学家通过即将到来的“阿尔忒弥斯”任务等方式在月球建立更大的存在，未来这类项目可能会变得可行——这将令天文学家和我们这些对宇宙起源感兴趣的人感到非常高兴。
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