Наземные и космические телескопы: ЧПОУ СПО «СККИТ»

Почему космический телескоп лучше земного?

Земной телескоп не имеет идеального обзора космоса из-за атмосферы, вызывающей определенные «искажения» в объективе телескопа. У космических телескопов есть более простой способ визуализации космоса, который также имеет инфракрасную функцию.

Одним из преимуществ отправки телескопа за пределы нашей земной атмосферы является то, что таким образом можно получать изображения с большей четкостью и, следовательно, более высокого качества, чем с помощью телескопов на Земле.

Хотя космические телескопы имеют заманчивые преимущества перед наземными телескопами, все же есть преимущества, которые предлагает наземное наблюдение. «Мы можем создавать изображения, собирать данные и проводить научные исследования, которые просто невозможны с помощью одних только космических обсерваторий.

Телескоп Хаббл, запущенный в апреле 1990 года, отвечал за получение чрезвычайно важных изображений для исследований, связанных со Вселенной. Космический телескоп Хаббл, разработанный в 1970-х и 1980-х годах, был запущен в 1990 году и произвел революцию в астрономии.

Земные телескопы не имеют идеального обзора космоса из-за возмущений, вызванных атмосферой Земли, так как эти изменения вызывают определенные искажения в линзе телескопа. Хаббл свободен от этих вариаций.

Пояснение: Земные обсерватории могут быть намного больше космических обсерваторий, с большими главными зеркалами, так как построить или собрать что-то подобное в космосе оказывается очень сложно. … Самое большое главное зеркало, когда-либо запущенное в космос, — это зеркало обсерватории ЕКА «Гершель» с 3,5-метровым зеркалом.

С помощью космического телескопа ученые могут видеть галактики так же далеко, как и миллиарды лет назад. Им бы многое рассказать о происхождении и росте космических структур, таких как наша галактика.

Позволяет видеть объекты 12-й величины и отдельные звездные системы с расстоянием между их компонентами 1.5 секунды. В благоприятном положении он даже позволяет увидеть некоторые топографические особенности Марса.

Если у вас нет цели и вы просто любите наблюдать за звездами и планетами, советуем выбрать катадиоптрический объектив, но если вы хотите видеть туманности и звезды с низкой интенсивностью, лучшим вариантом, безусловно, является рефлектор. Чтобы лучше видеть большие звезды, планеты и луны, идеально подходит рефрактор!

Чем больше объектив (который концентрирует падающий свет в фокусе), тем больше света собирается. Это делает более тусклые объекты отчетливо видимыми. Еще одним интересным аспектом, связанным с размером объектива, является способность различать близкие точки, называемая разрешением.

Большое значение космического телескопа Хаббла (название дано в честь американского астронома Эдвина Пауэлла Хаббла, жившего с 1889 по 1953 год) заключается в том, что он размещен в космосе, вне атмосферы Земли. Свету звезд, чтобы достичь его, не нужно проходить через нашу атмосферу.

Одно из самых сложных устройств, когда-либо выводившихся на орбиту человеком, «Хаббл» — это отражательный телескоп — то есть: вместо линз он работает с выпуклыми зеркалами, чтобы улавливать и усиливать доходящий до него свет.

Ракета Союз 2.1. B, выведший на орбиту спутник CoRoT, был успешно запущен с космодрома Байконур в Казахстане 27 декабря 2006 года в 15:32 по Гринвичу (12:23 по Гринвичу). Ракета была запущена Российским космическим агентством, Роскосмосом, запуск транслировался через Интернет [1].

8 различных типов телескопов | New-Science.ru

Телескоп — это, по сути, инструмент, позволяющий наблюдать и изучать астрономические объекты на различных частотах электромагнитного спектра, от гамма-лучей до низкочастотных радиоволн (в том числе и видимой длины волны). По длине волны и частоте обнаруживаемого света телескопы можно разделить на различные типы. Но прежде чем углубиться в этот вопрос, давайте вкратце рассмотрим историю телескопов.

Самый ранний известный телескоп в истории появился еще в начале 1600 года в Нидерландах и предположительно был изобретен голландским производителем очков Иоанном Липперсгеем. Однако название «телескоп» не существовало до 1611 года и было придумано греческим математиком Иоаннис Димисианос.

К 1610 году итальянский эрудит Галилео Галилей уже разработал свою собственную улучшенную версию телескопа, с помощью которой он позже обнаружил четыре галилеевых спутника. Затем, примерно в конце 1660-х годов, Иссак Ньютон сконструировал первый в истории телескоп-рефлектор, который теперь известен как ньютоновский рефлектор.

Электромагнитный спектр

В течение следующих трехсот лет или около того телескопы будут работать только на видимом спектре света, ограничивая, таким образом, объем доступной информации. Такие телескопы обычно называют оптическими. Только в середине 1900-х годов были разработаны телескопы, способные работать в различных длинах электромагнитных спектров волн.

Не все телескопы расположены на земной поверхности. Да, это так. Ряд усовершенствованных телескопов находятся на орбите вокруг Земли в космосе. Эти космические телескопы собирают свет с длинами волн, которые частично или полностью блокированы земной атмосферой.

Наземные телескопы

1. Оптические телескопы

Оптические телескопы собирают свет видимой длины волны (видимой невооруженным глазом) электромагнитного спектра. Это самые старые и наиболее часто используемые телескопы в мире. Пожалуй, самой важной особенностью оптического телескопа является его светосила, которая намного выше, чем у человеческого глаза.

Оптические телескопы можно разделить на три большие категории; рефракторные, рефлекторные и катадиоптрические оптические конструкции. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы и имеет различное применение в астрономии.

Рефракционные телескопы

Рефракционные или диоптрические телескопы — это тип оптических телескопов, в которых для создания изображения используются линзы (вместо зеркал). Каждый рефрактор также имеет окуляр, который позволяет телескопу собирать больше света, чем невооруженный глаз человека.

По конструкции преломляющие телескопы можно разделить на четыре типа — Галилейский телескоп, Кеплеровский телескоп, Ахроматический и Апохроматический рефракторы.

Несмотря на то, что сегодня в мире существует всего несколько преломляющих телескопов исследовательского класса, когда-то они пользовались широкой популярностью. С развитием технологии изготовления линз в конце 19 века преломляющие телескопы стали золотым стандартом в астрономических наблюдениях.

Отражающий телескоп

Отражающий телескоп или отражатель формирует изображение с помощью одного зеркала или, в некоторых случаях, группы зеркал. Первый в мире функциональный телескоп-отражатель был разработан Исааком Ньютоном в 1668 году как альтернатива «некорректному» преломлению.

Несмотря на то, что они до сих пор не могут дать «идеальное» изображение, рефлекторы используются почти во всех других исследовательских телескопах из-за их физических достоинств.

Подобно рефракторам, отражающие телескопы можно разделить на три большие категории в зависимости от конструкции — это телескопы григорианского, ньютоновского и кассегреновского типов. Также есть несколько подтипов и специализированных расширений.

Катадиоптрические телескопы

Третий и менее известный тип оптических телескопов — это катадиоптрические телескопы. Они сочетают в себе элементы отражающих и преломляющих телескопов для создания гибридной оптической системы. Хотя такая оптическая система обычно используется в фарах транспортных средств, некоторые типы телескопов и астрономических камер также используют эту установку.

Катадиоптрические телескопы имеют несколько преимуществ перед телескопами других типов, в том числе лучшую коррекцию ошибок из-за более широкого поля зрения. Кроме того, они менее массивны и проще в изготовлении. Немногочисленные примеры катадиоптрических телескопов — телескоп Аргунова – Кассегрена, телескоп Максутова и камера Шмидта.

2. Радиотелескопы

Большая миллиметровая матрица Atacama

Радиотелескопы анализируют астрономические объекты на радиочастотах. Другими словами, они обнаруживают сигналы на длинах радиоволн от удаленных астрономических объектов. Пожалуй, наиболее важным компонентом радиотелескопа является его антенна (тарелка), также известная как параболическая антенна.

Поскольку радиосигналы, которые мы получаем от большинства астрономических тел, слабые, радиотелескопам требуются большие антенны, чтобы собрать достаточно данных, чтобы астрономы могли проводить свои исследования. В некоторых случаях несколько радиотелескопов связаны друг с другом электронным способом, что значительно увеличивает область их поиска (радиоинтерферометрия).

Поскольку большинство радиочастот способно проникать в атмосферу Земли, в космических радиотелескопах нет необходимости. Однако потенциально они могут помочь наземным.

Некоторые из диапазонов частот, которые в настоящее время используются радиотелескопами: Радиолиния нейтрального водорода, 23 ГГц, 33 ГГц, 41 ГГц, 61 ГГц, 94 ГГц, 1406 МГц и 430 МГц.

Коммерческое использование этих частот запрещено во многих странах для выполнения радиоастрономических задач.

Радиоинтерферометрия

В радиоинтерферометрии радиосигналы, захваченные несколькими антеннами на большой площади, объединяются вместе, чтобы максимизировать общее разрешение. Эта техника была представлена ​​еще в 1946 году.

3. Солнечные телескопы

Солнечные телескопы, ранее известные как фотогелиографы, специально разработаны для наблюдения за солнцем в ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах волн. В отличие от большинства других типов, солнечные телескопы могут работать только в дневное время и обычно располагаются на вершине высокой белой конструкции.

Солнечный телескоп МакМата-Пирса, расположенный в Аризоне (США), является крупнейшим телескопом такого типа. Голландский открытый телескоп и солнечный телескоп Даниэля К. Иноуэ являются хорошими примерами солнечных телескопов.

Космические телескопы

Космический телескоп Хаббла | Изображение предоставлено НАСА.

Все началось еще в начале 1920-х годов, когда физики Герман Оберт, Константин Циолковский и Роберт Годдард, три отца-основателя астронавтики, размышляли над идеей космического телескопа, который можно было бы отправить на орбиту Земли с помощью ракеты. Это было началом эры нового класса телескопов.

Затем в 1946 году астрофизик-теоретик Лайман Спитцер из Принстонского университета рассказал о преимуществах такого прибора и о том, как космический телескоп может полностью исключить из телескопических наблюдений атмосферную турбулентность Земли.

Космический телескоп — это научный инструмент, который наблюдает за астрономическими объектами и выполняет другие исследования вне земной атмосферы.

В отличие от наземных телескопов, космические телескопы предлагают более точные наблюдения, поскольку они свободны от какой-либо атмосферной турбулентности и радиационных искажений. Ниже представлены различные типы космических телескопов.

4. Инфракрасные телескопы

Художественная концепция космического телескопа «Спитцер» | Изображение предоставлено НАСА

Инфракрасная астрономия является важной отраслью современной астрофизики. Поскольку большая часть инфракрасного излучения блокируется атмосферой Земли (относительно небольшая длина волны может пробиться сквозь нее), многие инфракрасные телескопы находятся в космосе.

Инфракрасные телескопы способны обнаруживать удаленные астрономические объекты в пыльных районах космоса. Они также играют важнейшую роль в изучении раннего состояния Вселенной. Однако, в отличие от большинства других длин волн, наблюдение на инфракрасной частоте несколько затруднено, поскольку каждое горячее тело испускает инфракрасное излучение.

Чтобы справиться с этой проблемой, инфракрасные телескопы оснащены специальными камерами, которые постоянно находятся при криогенных температурах (ниже -150 °C) и соединены с твердотельными детекторами.

Легендарный космический телескоп НАСА Спитцер — один из самых важных инфракрасных телескопов космического базирования на сегодняшний день.

5. Ультрафиолетовые телескопы

Атмосфера нашей Земли блокирует попадание на Землю большей части вредной радиации. Сюда входят ультрафиолетовые лучи. По этой причине излучение в ультрафиолетовом диапазоне можно наблюдать только из космоса.

Ультрафиолетовая астрономия позволяет исследователям более внимательно изучать далекие звезды и галактики. Большинство звезд излучают излучение в ближнем инфракрасном или видимом диапазоне длин волн, поэтому в ультрафиолетовом свете они кажутся незначительными. Видны будут только те звезды, которые находятся либо на ранней, либо на поздней стадии эволюции и намного горячее. Фактически, каждый горячий астрономический объект излучает ультрафиолетовое излучение.

Известные ультрафиолетовые космические телескопы

Первым космическим телескопом, способным наблюдать УФ-спектр, была камера/спектрограф в дальнем ультрафиолете, которая была развернута на поверхности Луны миссией Аполлон-16 в 1972 году.

Спектроскопический исследователь дальнего УФ-диапазона НАСА или FUSE и Swift Gamma-Ray Burst Emission являются двумя наиболее яркими примерами ультрафиолетовых телескопов.

Изображение Крабовидной туманности на нескольких длинах волн | Изображение предоставлено НАСА.

6. Рентгеновские телескопы

Рентгеновские телескопы предназначены для изучения очень далеких объектов в рентгеновских частотах. Подобно ультрафиолетовым волнам, частоты рентгеновского излучения блокируются земной атмосферой, поэтому их можно изучать только с помощью космических телескопов.

Основным компонентом рентгеновского телескопа являются зеркала (фокусирующие или коллимирующие), которые собирают излучение и проецируют его на специализированные детекторы. Рентгеновские телескопы с фокусирующими зеркалами нуждаются в длинном фокусе, т.е. зеркала должны располагаться на расстоянии нескольких метров от детекторов.

Известные космические рентгеновские телескопы

С 1960-х годов в космос было выведено почти пятьдесят рентгеновских телескопов. Первый известный рентгеновский спутник UHURU (Ухуру) провел обширные исследования Лебедь X-1 (источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя) и других известных рентгеновских источников. Рентгеновская обсерватория НАСА Чандра, запущенная в 1999 году, стала прорывом в области рентгеновской астрономии.

Чандра в 100 раз более чувствительна к слабым рентгеновским лучам, чем любой другой телескоп до ее запуска. Это стало возможным только благодаря более высокому угловому разрешению ее зеркал. Другими примечательными рентгеновскими обсерваториями являются NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) и японский спутник Hitomi.

7. Микроволновые телескопы

Подобно рентгеновским лучам и ультрафиолетовому излучению, атмосфера Земли поглощает большую часть излучения на длине микроволновой волны, поэтому астрономам приходится полагаться на космические микроволновые обсерватории и телескопы для изучения космических микроволн.

Космические микроволны или космическое фоновое излучение — древнейшее электромагнитное излучение во Вселенной; остатки Большого взрыва. Хотя космические микроволновые телескопы обычно используются для изучения космологии ранней Вселенной, они также могут наблюдать синхротронное излучение и другие явления.

Известные космические микроволновые телескопы

Телескопы, установленные на WMAP NASA (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) и спутнике Planck ЕКА, возможно, единственные два действующих в настоящее время микроволновых телескопа космического базирования. Единственным известным космическим микроволновым телескопом был космический исследователь Cosmic background Explorer или COBE, который отключился в 1993 году.

8. Гамма-телескопы.

Гамма-лучи — самая динамичная форма электромагнитного излучения. В то время как гамма-лучи низкой энергии (в диапазоне МэВ) производятся солнечными вспышками, гамма-лучи высокой энергии (ГэВ), с другой стороны, генерируются только в результате экстремальных событий за пределами нашей солнечной системы, таких как сверхсветовой взрыв звезды и т. д. поэтому гамма-лучи важны для различных внегалактических исследований.

Однако их гораздо труднее наблюдать, чем рентгеновские волны. Фактически, на сегодняшний день не существует специализированного гамма-телескопа. Вместо этого астрономы используют вторичные средства для обнаружения потока гамма-лучей в небе, то есть черенковское излучение.

Хотя земная атмосфера действует как барьер для гамма-лучей, во многих случаях их можно наблюдать из нескольких наземных обсерваторий, включая HESS, HAWC и VERITAS.

Известные гамма-телескопы

В настоящее время существует только пять действующих космических телескопов, которые наблюдают за частотой гамма-излучения. Орбитальная обсерватория НАСА Swift, запущенная в 2004 году, обнаруживает загадочные гамма-всплески со всей Вселенной. Еще одна обсерватория NASA, Ферми, специально разработана для наблюдения высокоэнергетических вспышек пульсаров и черных дыр.

В то время как большинство космических спутников наблюдают или слушают только определенную длину волны, существует несколько многоволновых телескопов, которые могут собирать информацию из более чем одного участка электромагнитного спектра одновременно. Космический телескоп Хаббла является прекрасным примером таких телескопов. Он может наблюдать в ближнем инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах.

космических телескопов | Обсерватория Лас-Кумбрес

Преимущество космических телескопов в том, что они не подвержены размытому эффекту земной атмосферы. Кроме того, многие длины волн электромагнитного спектра не достигают Земли, поскольку поглощаются или отражаются земной атмосферой. На самом деле, как вы можете видеть из диаграммы ниже, только длины волн видимого света, небольшая часть инфракрасного и часть радиоволн вообще достигают Земли. Чтобы наблюдать ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма- или инфракрасное излучение, астрономам приходилось размещать телескопы за пределами земной атмосферы — обычно на орбите вокруг Земли.

Инфракрасная астрономия

Космическая обсерватория Гершеля | Изображение: ESA

Водяной пар в атмосфере поглощает большую часть инфракрасного излучения из космоса, поэтому инфракрасные обсерватории на Земле расположены в высоких сухих горах, таких как Мауна-Кеа на Гавайях. Однако даже на больших высотах качество наблюдений в инфракрасном диапазоне ограничено. Лучшее решение для наблюдения в инфракрасном диапазоне — вывести телескоп на орбиту над Землей и использовать радио для отправки данных на Землю. Космическая обсерватория Гершель была запущена в мае 2009 года.а космический телескоп Spitzer был запущен в августе 2003 года. Главное зеркало Herschel имеет диаметр 3,5 метра, а телескоп предназначен для инфракрасных длин волн от 55 до 672 мкм. Главное зеркало Spitzer имеет диаметр 0,85 метра и рассчитано на длину волны от 3 до 180 мкм. Инфракрасные обсерватории в космосе должны быть очень холодными, потому что в противном случае инфракрасное излучение самого телескопа будет мешать его способности наблюдать инфракрасное излучение из космоса. Spitzer исчерпал свой жидкий гелиевый хладагент в 2009 году.и только несколько его инструментов все еще использовались до окончания операций в январе 2020 года. Миссия Гершеля завершилась в 2013 году, когда у него также закончилась охлаждающая жидкость.

Астрономы изучают длину волны инфракрасного излучения, чтобы изучить раннюю Вселенную и узнать об объектах, которые слишком холодны, чтобы генерировать видимый свет, включая коричневые карликовые звезды и пылевые облака.

Видимые длины волн

Космический телескоп Хаббл | Изображение: НАСА

Видимые длины волн проходят через атмосферу Земли, но турбулентность в атмосфере приводит к тому, что изображения звезд размыты и разнесены как минимум на 0,5 дюйма даже на лучших наблюдательных площадках в мире. Космический телескоп Хаббл наблюдает с орбиты около 559км над Землей на длинах волн от ближнего инфракрасного через видимый диапазон и до ультрафиолетового. Он имеет главное зеркало диаметром 2,4 метра. Он был выведен на орбиту в 1990 г., а в 1993 г. прошел капитальный ремонт. В мае 2009 г. снова прошел техническое обслуживание, и его миссия продолжается. Преемником Хаббла является космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который был запущен в декабре 2021 года. Однако JWST будет оптимизирован для наблюдения в инфракрасном диапазоне, а наземные обсерватории будут основным источником наблюдений в видимом диапазоне, когда Хаббл будет запущен. больше не может работать. Космический телескоп Кеплер был запущен в марте 2009 года.и был активен до ноября 2018 года. Он имел главное зеркало диаметром 1,4 метра и наблюдался в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн. Он имел очень большое поле зрения и использовался для поиска планет размером с Землю в нашей галактике. За время своей миссии он обнаружил 2662 планеты.

Рентгеновская астрономия

Рентгеновская обсерватория Чандра | Изображение: NASA

Рентгеновские телескопы позволяют изучать объекты с температурой от 10 6 до 10 8 K (от 1 до 100 миллионов °C). Когда атомы в газе такие горячие, они движутся так быстро, что при столкновении испускают рентгеновские фотоны с длиной волны менее 10 нм. Атмосфера Земли блокирует все рентгеновские лучи из космоса, поэтому для наблюдения на этих длинах волн необходимо использовать космические телескопы. Рентгеновские лучи обладают такой высокой энергией, что типичная конструкция телескопа-рефлектора, используемая для радио, инфракрасных и оптических телескопов, не может использоваться, поскольку рентгеновские лучи просто проникают в зеркало. Вместо этого зеркала расположены в трубках особой формы, так что рентгеновские лучи, попадающие в телескоп, просто скользят по поверхности зеркала (подобно скатыванию камня по поверхности озера) и попадают на детектор. В настоящее время в космосе находятся два рентгеновских телескопа: рентгеновская обсерватория Чандра и XMM-Newton.

Гамма-астрономия

Космический гамма-телескоп Fermi | Изображение: НАСА

Гамма-телескопы, такие как космический гамма-телескоп Ферми, вообще не используют зеркала, а вместо этого имеют специальные детекторы для измерения энергии и направления наиболее энергичного электромагнитного излучения во Вселенной, гамма-лучей. Космический гамма-телескоп Ферми регистрирует гамма-лучи с энергиями от 10 кэВ до 300 ГэВ и имеет очень большое поле зрения. Он видит примерно 20% неба одновременно и может охватить все небо каждые три часа. Изучение гамма-излучения помогает астрономам узнать больше о многих вещах, включая активные галактические ядра, блазары, гамма-всплески, пульсары и солнечные вспышки.

  1. Телескопы-рефракторы
  2. Телескопы-рефлекторы
  3. Радиотелескопы
  4. Крепления для телескопов
  5. Роботизированные телескопы
  6. Сети роботизированных телескопов
  7. Космические телескопы
  8. Астрономические камеры
  9. Фотография революционизирует наблюдения
  10. Качество изображения и калибровка
  11. Введение в фотометрию
  12. Спектроскопия

5 причин, почему астрономия лучше с земли, чем из космоса

ЕСО/л. Calçada

Когда вы думаете о том, что находится там, в бездне глубокого космоса, смотрите ли вы на планеты в нашей Солнечной системе или на самые отдаленные галактики во Вселенной, инструмент, который большинство людей думает об использовании для лучшие изображения и данные — космический телескоп Хаббл. Находясь на высоте сотен миль над земной атмосферой, такие проблемы, как облака, атмосферные искажения, турбулентность воздуха или даже загрязнение, не вызывают беспокойства. Изображения настолько четкие, насколько позволяют камеры и оптика на борту, и из своего положения за пределами планеты он может смотреть в любом направлении, в котором мы захотим. Используя его, мы видели чудеса, подобные которым мы никогда не могли себе представить; Хаббл показал нам, как на самом деле выглядит Вселенная.

WFC3: НАСА, ЕКА/Хаббл и группа наследия Хаббла WFPC2: НАСА, ЕКА/Хаббл, STScI, Дж. Хестер и П. Скоуэн (Университет штата Аризона)

земли, которые бесспорно превосходят все, что мы можем сделать из космоса. Мы можем создавать изображения и собирать данные, которые просто невозможно получить из космоса. Используем ли мы наземные телескопы, обсерватории на воздушном шаре или даже высотный самолет, есть много веских причин, чтобы остаться здесь, на Земле. Конечно, полет над атмосферой и получение всенаправленной перспективы, которую дает вам полет в космос, являются определенными победами для поклонников космического телескопа; нет никакого способа, которым адаптивная оптика или нетронутая наблюдательная площадка могли бы конкурировать с обсерваторией, у которой нет Земли, с которой можно было бы бороться. Но есть несколько очень веских причин заниматься астрономией на земле, поскольку есть преимущества, которые вы теряете, как только отправляетесь в космос. Вот первая пятерка.

НАСА/Крис Ганн

1. ) Технология космических телескопов устарела еще до того, как была запущена . Чтобы запустить космический телескоп, вам нужно решить, что вы собираетесь с ним делать, спроектировать и построить свои инструменты, интегрировать их на борту обсерватории, а затем запустить его. Для такой миссии, как космический телескоп Джеймса Уэбба, разработка инструментов была завершена в начале десятилетия; инструмент, созданный сегодня, будет включать в себя передовые технологии примерно за семь лет. Обслуживание телескопа в космосе дорого, рискованно, а в некоторых случаях (например, когда ваш телескоп находится вне досягаемости космического корабля с экипажем) практически невозможно. А если ваша обсерватория на земле? Просто вытащите старый инструмент и вставьте новый, и ваш старый телескоп снова станет ультрасовременным, до предела его оптической конструкции.

Giant Magellan Telescope / GMTO Corporation

2.) На земле можно построить большую обсерваторию, чем в космосе . Я уже слышу ваше возражение: если вы просто потратите на это достаточно денег, вы сможете запустить такой большой телескоп, какой захотите. Это правда, но только до определенного момента. В частности, до того момента, когда ваша космическая обсерватория должна поместиться в запускающую ее ракету! Космический телескоп Хаббл имеет диаметр всего 2,4 метра; самый большой космический телескоп, который когда-либо летал, — Herschel ЕКА, его высота составляет 3,5 метра. Джеймс Уэбб будет больше из-за его сегментированной конструкции, но каждый сложенный сегмент должен поместиться на борту ракеты, которая его запустит. Даже в мечтах НАСА концепция космического телескопа LUVOIR достигает 15,1 метра в поперечнике. Однако на земле нет ограничений ни по размеру, ни по весу, и проектируются и строятся три независимых телескопа 30-метрового класса: GMTO, ELT и TMT. В радио мы можем пойти еще дальше, как показали такие объекты, как Аресибо и FAST. В астрономии размер имеет значение!

Arianespace

3.) Вам никогда не придется беспокоиться о неудачном запуске . Вы когда-нибудь слышали об орбитальной углеродной обсерватории НАСА, предназначенной для наблюдения за перемещением CO2 в атмосфере из космоса? Вероятно, нет, так как спутник не отделился от ракеты в течение первых нескольких минут запуска; вся ракетно-космическая сборка упала в океан всего через 17 минут после первого взлета. Ракета, которая запустит космический телескоп Джеймса Уэбба, Ariane 5, имела 82 успешных запуска подряд, а всего два месяца назад потерпела частичный отказ. Многие космические миссии закончились печально из-за сбоя во время запуска, развертывания или вывода на орбиту; после запуска практически невозможно исправить отказ космического корабля, если что-то пойдет не так. С земли этого никогда не произойдет.

ЕСО/Ф. Kamphues

4.) Наземная инфраструктура намного превосходит все, что есть в космосе . Хотите, чтобы ваш космический корабль был прохладным? Лучше возьмите с собой всю охлаждающую жидкость, которая вам понадобится на время миссии, и/или надейтесь, что ваша пассивная система охлаждения никогда не выйдет из строя. Нужно защитить себя от солнца? Убедитесь, что вы всегда указываете в правильном направлении, и надейтесь, что ваши гироскопы никогда не подведут. У вас есть оптический компонент, который изнашивается, выходит из строя или выходит из строя? В космосе вы застряли с тем, что у вас есть. Но на земле у вас могут быть экстравагантные средства обслуживания на месте. Неисправное, грязное или поврежденное зеркало можно заменить; инфракрасные телескопы можно охлаждать бесконечно долго; ремонт может производиться руками человека в режиме реального времени; новые детали и люди могут быть доставлены в любой момент. Это выдающийся подвиг, что Хаббл просуществовал почти 30 лет, но для этого потребовалось несколько миссий по обслуживанию (и немного удачи). На земле телескопы, которым уже полвека, все еще возвращают передовую науку. Там нет конкурса.

НАСА / Карла Томас

5.) На Земле можно наблюдать откуда угодно . Как только ваша обсерватория отправляется в космос, гравитация и законы движения фиксируют в любой момент времени, где именно будет находиться этот космический корабль. Множество астрономических диковин можно увидеть отовсюду, но есть и зрелищные события, которые требуют, чтобы вы находились в очень конкретном месте в определенный момент времени. Крайним примером этого являются покрытия, когда удаленный небольшой объект в Солнечной системе проходит перед фоновой звездой, но только на короткое время в определенном месте. Спутник Нептуна Тритон и первое место назначения New Horizons после Плутона, MU69, обе затмевают фоновые звезды, причем Тритон делает это регулярно. Космическим телескопам никогда не удавалось поймать их, но благодаря мобильным обсерваториям, таким как SOFIA НАСА, мы узнали, как атмосфера Тритона меняется в зависимости от времени года, и даже обнаружили маленькую луну вокруг MU69! Поскольку мы не кладем все яйца в корзину космических телескопов, мы можем заниматься уникальной наукой, которую позволяет свет, падающий на наш мир.

Совместная работа с Subaru Telescope

В качестве бонуса два основных преимущества полета в космос можно эффективно уравнять с земли с помощью правильных технологических инноваций. Построив наши обсерватории на очень больших высотах в местах, где воздух неподвижен, например, на вершине Мауна-Кеа или в чилийских Андах, мы можем сразу исключить большую часть атмосферной турбулентности из уравнения. Добавление адаптивной оптики, где известный сигнал (например, яркая звезда или искусственная звезда, созданная лазером, отражающимся от слоя натрия в атмосфере на высоте 60 километров) существует, но выглядит размытым, может позволить нам создать правильный » зеркальной формы», чтобы устранить размытие этого изображения и, следовательно, всего остального света, который приходит вместе с ним. Дополнительные улучшения, такие как одновременное использование нескольких направляющих, могут достигать 99% того, что вы получаете из космоса, но с мощностью светосилы в десятки, а то и сотни раз большей.

И, наконец, атмосфера в значительной степени прозрачна не только для видимого света, но и для широкого диапазона длин волн, которые существуют снаружи. Эти «атмосферные окна» позволяют нам заглянуть в любое место во Вселенной, куда только может проникнуть свет. В то время как гамма-лучи, рентгеновские лучи и многие длины волн инфракрасного диапазона действительно можно увидеть только из космоса, существуют огромные диапазоны электромагнитного спектра, которые буквально столь же хороши для наблюдения с Земли. Радиоволны — самый ошеломляющий пример этого, когда частоты на многие порядки столь же нетронуты от земли, как и от космоса. Также существует ряд высокоэффективных атмосферных окон в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном свете.

НАСА

Есть много веских причин заниматься астрономией из космоса, и целый ряд впечатляющих объектов, которые мы можем видеть, и длины волн, которые мы можем исследовать, которые в противном случае закрыты для нас с земли. Но с точки зрения универсальности, надежности, технического обслуживания, размера и самых современных технологий Земля по-прежнему остается лучшим местом для жизни. По мере того, как высотные места и обсерватории на воздушных шарах или самолетах становятся все более распространенными, нам все меньше и меньше приходится беспокоиться о старейшем враге астрономов: облаках.