Обеспечит ли лунный телескоп значительное улучшение по сравнению с наземным оборудованием?

Как уже говорилось, ответ на вопрос должен быть положительным, телескоп на Луне может иметь значительные преимущества перед телескопом на Земле из-за земной атмосферы. Вот почему у нас есть космические телескопы.

Однако это неправильный вопрос. Настоящий вопрос заключается в том, какие преимущества и недостатки имеет телескоп на Луне по сравнению с телескопом где-то еще в космосе , например, на околоземной орбите или в точке Лагранжа?

В общем, телескоп на Луне — ужасная идея. Во-первых, термоконтроль был бы кошмаром. Есть две недели дня и две недели ночи, сбивающие все, что вы могли бы попытаться выровнять в телескопе, и с колебаниями, чрезвычайно затрудняющими поддержание инфракрасных датчиков при криогенных температурах. Во-вторых, по той же причине у вас есть солнечная энергия только в половине случаев. Так что вам нужно иметь достаточно батарей, чтобы остаться в живых в течение двух недель, или ядерной энергии! Если вы работаете от батарей, вам нужно экономить энергию именно тогда, когда вы хотите больше наблюдать. Что повышает видимость. Вы можете видеть только половину неба, и ваш телескоп продолжает поворачиваться к Солнцу каждый месяц, хотите вы этого или нет. Что вызывает указание. Теперь вы имеете дело с гравитацией Луны при повороте телескопа. В космосе вам приходится иметь дело только с собственной инерцией. Кроме того, ему нужно будет развернуться в лунной гравитации, а не в невесомости.А тут пыль . Пыль, которая поднимается от ударов и электростатики, в конечном итоге покрывая вашу оптику слоем дерьма.

Вы упомянули в комментарии, исключая соображения стоимости, но вы никогда не можете исключать это. Мягко посадить что-то на Луну намного дороже, с точки зрения массы и денег, чем поместить это в точку Лагранжа.

Должен ли я продолжать?

Единственные мыслимые преимущества, которые я могу придумать, это:

А. У вас есть устойчивая поверхность в вакууме, на которой можно построить большой интерферометр,

B. Радиомолчание на дальней стороне (но с добавлением сложности, связанной с необходимостью использования ретрансляционного орбитального аппарата для возврата данных) и

C. Наличие сырья.

Для A мы можем сделать то же самое в свободном пространстве с точным групповым полетом, и тогда горизонт Луны не ограничивает ваши базовые расстояния.

Для B радиотелескоп получил бы отличную изоляцию от радиопередач Земли. Однако кажется, что просто разместить свой радиотелескоп на Земле в долине с горами вокруг вас и, возможно, с некоторыми законами радиомолчания , работает просто отлично. Вам не нужны расходы на космический радиотелескоп (где такие телескопы должны быть огромными).

Для C вы можете извлекать материалы из лунного реголита, чтобы делать свои зеркала. Вы могли бы сделать то же самое с астероидом более легко, с более широким выбором типов астероидов и с более низкой гравитацией.

Так что да, это было бы лучше, чем Земля (для оптики), но намного, намного хуже, чем просто разместить свой телескоп в космосе где-нибудь, что дешевле и проще.

Это зависит от того, о каком телескопе мы говорим.

Отказ от ответственности: я НЕ астроном. Я просто ботаник, который занимается компьютерной безопасностью для некоторых удивительных телескопов и видел их вблизи.

Я полагаю, что для радиотелескопа было бы выгодно запустить его на Луне. Также будет ряд логистических недостатков (например, привлечение кого-то для ремонта внезапно становится дорогим и трудоемким). Тем не менее, радиотелескопы здесь, на Земле, выполняют большую работу по фильтрации наземных сигналов, и удаление их даже немного дальше от этих сигналов (на самом деле это совсем немного по астрономическим масштабам) может облегчить эту задачу. Стоит всех денег и логистических накладных расходов? Может быть, нет ... астрономы настолько хорошо разобрались в этом, что оптические телескопы вокруг установок радиотелескопов на Мауна-Кеа лишь слегка ворчат из-за своих точек доступа Wi-Fi, а столовая, общая для 13 обсерваторий, оборудована микроволновой печью. .

Для оптического телескопа нам пришлось бы строить его с НАМНОГО большим фокусным расстоянием, разрешением и чувствительностью, чем мы делаем сейчас, чтобы получить преимущество, разместив его на Луне. Недавно мне довелось поиграть (ну, не поиграть, я работал) на Мауна-Кеа на Гавайях, а также поближе познакомиться с обсерваторией Джемини. На высоте около 14 000 футов над уровнем моря воздух довольно разрежен, и у них есть система для измерения атмосферных помех между телескопом и яркими объектами, чтобы это искажение можно было компенсировать при просмотре менее ярких объектов вблизи этого поля зрения. Световое загрязнение действительно не является проблемой на вершине Мауна-Кеа. Это высоко над и в милях от ближайших домов и предприятий. Станция для посетителей находится примерно в 7000 футов ниже вершины, если я правильно помню, и закрыта на ночь. Я считаю, что район вокруг и над обсерваториями также является бесполетной зоной. Глядя на увеличенные фотографии одних и тех же объектов дальнего космоса, сделанные Близнецами и Хабблом рядом, я не мог найти разницы в четкости.

Марк задал правильный вопрос: как это соотносится со спутником вокруг Земли или с другим местом в космосе. Я собираюсь предложить единственные 2 предложения, о которых я слышал, которые имеют смысл.

Радиотелескоп. На Земле практически невозможно добиться полного радиомолчания. Я, как радиолюбитель, могу это подтвердить. Лучшее, что можно сделать, это иметь очень изолированную территорию, желательно с горами вокруг нее, но даже это сложно и не работает для некоторых групп. Для радиочастотных диапазонов, подверженных влиянию атмосферы, добиться полного радиомолчания на Земле практически невозможно. Обратная сторона Луны действительно предлагает заманчивое предложение для такой обсерватории, хотя, как уже отмечалось, она сопряжена с некоторыми серьезными трудностями.

Инфракрасный. Рядом с полюсами есть несколько кратеров , которые находятся в вечной тени. Из них могла бы получиться отличная инфракрасная обсерватория. Самые большие проблемы - это мощность и тот факт, что вы ограничены таким телескопом только южной половиной неба (на самом деле меньше). Тем не менее, это может работать предположительно.

Теоретически, да, это расширит наши возможности наблюдения, если мы воспользуемся лунным телескопом.

Но я считаю, что затраты на это значительно перевешивают преимущества, которые он будет иметь по сравнению с запуском телескопов на низкие околоземные орбиты.

Кроме того, Луна — это сильно покрытое кратерами тело. Если бы мы разместили телескоп на темной стороне Луны (лицо, которое мы не видим), это увеличило бы вероятность повреждения телескопа. Если мы поместим его в другую часть Луны, у нас не будет большего горизонта на нашей тарелке, что снизит его продуктивность.

Затем у нас возникают проблемы с удаленным управлением телескопом. Сам телескоп «Хаббл» несколько раз приходилось ремонтировать/модернизировать, и эти миссии по техническому обслуживанию дороги и опасны как для телескопа, так и для астронавтов.

И опять же, наличие телескопа на орбите не очень мешает нашим наблюдениям, поскольку они находятся за пределами большей части земной атмосферы.

В этом обсуждении отсутствуют многие основные преимущества лунного телескопа.

• Радиотелескоп — да, радиомолчание для обратной стороны Луны — и легко построить телескопы для исследования более длинных волн, просто используя марсоход, протягивающий длинные кабели по поверхности. Это особенно хорошее место для частот ниже 100 МГц, так как они блокируются ионосферой на Земле . Это открыло бы последний неизведанный частотный режим в наших радионаблюдениях за Вселенной.
• Может строить гигантские радиотелескопы в кратерах. Фрэнк Дрейк однажды подсчитал, что на Луне должна быть возможность создания телескопов типа Аресибо диаметром 30 км и более (см. аннотацию на стр. 91)
• Постройте инфракрасные телескопы с пассивным охлаждением в лунных кратерах на полюсах, используя жидкие зеркала. Из-за того, что Луна сильно либрирует — раскачивается вверх-вниз и вперед-назад относительно Земли, когда она вращается вокруг нас, — такой телескоп мог бы видеть гораздо больше неба, чем сопоставимый телескоп на Земле. См. Телескопы с жидкими зеркалами на Луне (новости НАСА, 2008 г.) . Этот инфракрасный телескоп мог обнаруживать объекты в сто раз слабее тех, которые видны планируемому космическому телескопу Джеймса Веба .
• Стабильная лунная поверхность идеальна для оптической интерферометрии, поэтому вы можете использовать большие сети телескопов .

Это в основном из телескопов на Луне в разделе моего Case for Moon First (за исключением того, что я забыл упомянуть об интерферометрии — это будет сделано в следующем обновлении).

С пылью можно справиться, например, превратив область вокруг телескопа в стекло, что легко сделать на Луне, поскольку использование микроволновой печи превращает реголит в стекло так же легко, как вскипятить чайник. В отличие от Марса, здесь нет пыльных бурь. Просто электростатическое поднятие пыли. См. Лунное стекло