Можно ли использовать спутник-шпион на орбите для астрономических исследований?

Поскольку Национальное разведывательное управление предложило НАСА оставшееся зеркало размером с Хаббл, которое можно было бы использовать для космического телескопа WFIRST, мне интересно, есть ли у NRO действующие спутники, которые могли бы выполнять аналогичную астрономию? Будут ли инструменты, которые, вероятно, используются существующими спутниками-шпионами для наблюдения за Землей (оптические и радио), будут полезны для астрономии?

Вот обратный вопрос, рассматриваемый XKCD.

Ответы (3)

Удивительно, но да, по крайней мере, в нескольких ограниченных случаях. Есть аспекты астрономии, которые можно было бы реализовать, направив спутник-шпион на объекты Солнечной системы помимо Земли.

Как скажет вам любой фотограф, яркость протяженного, разрешенного объекта, такого как человек или диск планеты, не уменьшается с расстоянием между вами и объектом, поэтому поверхность Луны или Марса будет выглядеть примерно такой же яркий для спутника-шпиона, как поверхность Земли прямо под ним.

Если вы находитесь в 10 раз дальше, количество света от каждой точки на поверхности будет в 100 раз меньше, но общая площадь диска объекта, дающая вклад в каждую квадратную угловую секунду телесного угла (или в каждый пиксель), будет в 100 раз больше.

Таким образом, пока управление ориентацией космического корабля соизмеримо с оптической разрешающей способностью телескопа для получения изображений Земли, его потенциально можно использовать для наблюдения за поверхностью Луны или Марса с высоким разрешением.

Конечно, Марс в оппозиции все еще довольно мал, но этот отличный ответ показывает изображение Хаббла особенностей поверхности Марса, и оно будет в 2 раза тусклее из-за на 50% большего расстояния от Солнца и среднего альбедо Луна составляет всего около 0,1 по сравнению с 0,3 Земли (см. здесь и здесь ), поэтому она также будет несколько тусклее, но не на порядок.

Поскольку датчик изображения телескопов спутника-шпиона непременно будет иметь плотность пикселей, соизмеримую с предельным оптическим разрешением, то и здесь не должно быть каких-либо принципиальных ограничений.

Как в сторону:

Как обсуждалось в другом вопросе и ответах на него, разрешение орбитального телескопа, смотрящего вниз сквозь атмосферу на поверхность Земли, не достигает предела видимости до апертуры в несколько метров (в отличие от наблюдения через атмосферу, где апертура от 15 до 20 сантиметров обычно являются пределом видимости без адаптивной оптики), поэтому датчик действительно уже будет соответствовать дифракционному пределу большей апертуры.

А фокусное расстояние?
Чтобы было ясно, я предполагаю, что вы говорите здесь о кажущейся яркости, а не о светимости?
@TylerH Термины, относящиеся к неразрешенному звездообразному объекту , здесь не применимы, поскольку я говорю о расширенном, разрешенном объекте, в данном случае об изображении диска планеты (или Луны). Единицами будут ватты на единицу площади (апертуру телескопа) на единицу телесного угла после интегрирования по подходящему диапазону длин волн, который пока лучше всего соответствует термину Radiance , но ни одному из терминов, которые вы упомянули.
Хммм... здесь непрофессионал, но... когда речь идет о фотографии в видимом свете, разве нет огромной разницы между основной целью шпионского спутника (разрешение) и астрономического спутника (размер зеркала, чтобы получить как можно больше максимально свет от тусклых предметов)?
@DevSolar и разрешение, и светосила увеличиваются с увеличением диафрагмы. В случае со спутниками-шпионами помните, что они движутся со скоростью около 7 километров в секунду относительно земли и хотели бы получить как можно больше неразмытых изображений, поэтому также важно очень короткое время экспозиции, обеспечиваемое большой апертурой. , а не просто разрешение одного идеально синхронизированного изображения. Полное обсуждение выходит за рамки нескольких комментариев. Во всей астрономии существует множество видов наблюдений, и не всем из них нужно стремиться к самым тусклым объектам. Однако пропускная способность по-прежнему имеет значение
@DevSolar Хотите задать новый вопрос? Возможно, «Каковы будут основные различия между ...» или что-то подобное?

Спутники-шпионы используются для наблюдения за действительно ярким объектом: дневной Землей. Для этого требуется короткое время экспозиции, шум детектора не является проблемой, и вам нужно черно-белое или полноцветное изображение.

Астрономические телескопы используются для наблюдения за очень тусклыми объектами (звездная величина 20), поэтому им нужны гораздо более чувствительные детекторы и более длительные выдержки с точным отслеживанием. Они также должны сделать спектроскопию.

Поэтому, если вы сейчас возьмете спутник-шпион на орбиту и направите его в другую сторону, вы не получите очень хороших результатов.

Однако вы могли бы помочь науке с наблюдением за Землей.
Спутники-шпионы делают не только черно-белые и полноцветные снимки. Вам также нужны другие длины волн, которые можно использовать для изображений с искусственными цветами. Есть миллион приложений для других длин волн.
Спутники также используются для наблюдения за Землей ночью. Они работают не только в дневное время. Связанный: черный мрамор НАСА ( nasa.gov/mission_pages/NPP/news/earth-at-night.html )

Да! Гамма-всплески из глубокого космоса были фактически впервые обнаружены спутниками-шпионами VELA, искавшими скрытые ядерные испытания. Оригинальная статья 1973 года «Наблюдения гамма-всплесков космического происхождения » (также здесь , Klebesadel, Strong and Olson, 1973, ApJ 182:L85-L88). В бумаге указывается:

Наблюдения проводились детекторами на четырех космических аппаратах Vela, Vela SA, SB, 6A и 6B, расположенных почти на равном расстоянии друг от друга по круговой орбите с геоцентрическим радиусом ~1,2 X 10^5 км.

Большие орбиты означают, что время прибытия изменяется на доли секунды из-за скорости света (~ 3 X 10 ^ 5 км / с), что позволило авторам проверить, по крайней мере, для некоторых событий, что источник был не в направлении Земли или Солнца.

Разница во времени прихода была получена приблизительно во всех случаях и достаточно точно (±0,05 с) для ряда случаев. Для совпадения двух космических аппаратов транзитная задержка определяет круг на небесной сфере, на котором должно лежать положение источника. Для трех космических аппаратов мы можем определить пересекающиеся окружности, точки пересечения которых представляют собой положение источника и его зеркальное отражение в плоскости орбиты космического аппарата, что в настоящее время является неразрешенной неоднозначностью. Тем не менее с помощью этой техники удалось исключить солнце как источник. Также ни в одном из 16 случаев не было обнаружено тесной корреляции с какими-либо зафиксированными признаками солнечной активности.

Наблюдалось одно событие, которое почти наверняка было связано с солнечной вспышкой. Он заметно отличается от 16 всплесков, описанных здесь, и будет подробно описан позже.

Это хороший момент (и хороший улов). Поскольку в ОП упоминается как радио , так и оптическое, ответы не должны ограничиваться только оптическим (как в настоящее время).