英国团队计划将手提箱大小的CosmoCube卫星送入月球轨道，利用月背屏蔽地球干扰，捕捉135亿年前氢原子的微弱信号。
CosmoCube想象图
在宇宙最初的1.5亿年里，第一批恒星尚未点亮，整个宇宙沉浸在一片漫长的黑暗之中。为了解开这段人类知之甚少的宇宙历史，一个由剑桥大学领衔的国际研究团队提出了一项充满创意的计划：将一颗只有小手提箱大小的微型卫星送入月球轨道。这颗卫星名为CosmoCube，它的任务是躲在月球背面，捕捉来自宇宙早期极其微弱的声音。
科学界将这种古老的信号称为21厘米谱线。它产生于大爆炸余晖之后、第一颗恒星核聚变点亮之前的黑暗时代，由当时遍布宇宙的氢原子发出。这段历程源自135亿年前，但要在地球上检测到它几乎是不可能的。地球的电离层阻挡了相关的低频无线电波，而调频广播、通讯卫星和地面通信产生的电磁噪声更是将这股来自远古的微弱信号彻底淹没。
月球成为了天然的遮挡屏障。当CosmoCube运行到月球背面时，庞大的月球体会在每2小时的轨道周期中，为它挡住约40分钟来自地球的无线电干扰。在预计为期2年的任务中，研究人员希望能够积累约1000小时的净静观测数据。这些珍贵的数据将揭示宇宙是如何从漆黑一片演化为如今星系璀璨的模样。
除了探索第一批恒星形成前的时代，CosmoCube还将寻找暗物质在早期宇宙中的作用痕迹。来自剑桥大学卡文迪许实验室与卡弗里宇宙学研究所的Eloy de Lera Acedo教授表示，这段在第一批恒星诞生前的氢辐射信号，有助于人们理解暗物质如何通过引力作用将氢气聚拢，进而催生出最早的恒星和星系。
为了接收这些古老的信号，CosmoCube需要在10到50MHz的频率范围内进行观测。月球背面不仅解决了地面电磁干扰的问题，还能提供全天空的无遮挡视角。
在技术实现上，CosmoCube到达月球轨道后会展开一根轻便的长无线电天线。由于目标信号极其微弱，卫星配备了狄克开关校准器，在观测天空与测量内部参考源之间不断切换，随时消除卫星自身电子设备产生的杂音。数据传回地球后，科学家还将采用贝叶斯统计技术，将目标信号从银河系的背景辐射中剥离出来。
这颗微型卫星的制造与测试正在稳步推进。它的卫星平台SSTL21由萨里卫星技术有限公司(SSTL)开发，核心仪器采用了片上射频系统技术。英国航天局为该项目提供了资金支持，朴次茅斯大学、科学与技术设施委员会拉瑟福德·阿普尔顿实验室(STFC RAL Space)以及马耳他等欧洲国家的团队也参与其中。来自STFC RAL Space的Will Grainger博士指出，团队已经在测试设施中验证了卫星在月球轨道复杂温差下的热控性能。
目前，研究团队已向欧洲航天局(ESA)提交了想法，目标是将发射成本控制在5000万欧元以内，并争取在未来5年内发射。相关研究细节已发表在Nature Astronomy上。如果CosmoCube取得成功，它将证明人类无需建造庞大的航天器，仅凭一颗小巧的卫星，就能在月球背面的静谧之地，洞察宇宙最深邃的奥秘。
原文：https://www.sciencedaily.com/releases/2026/09/260927225034.htm