Почему для тепловизионной съемки поверхности Меркурия требуется телескоп на реактивном самолете, летящем сквозь затмение?

Почему бы не использовать спутниковый телескоп для наблюдения за Меркурием в тепловом инфракрасном диапазоне?
Космические спутники, которые предназначены для наблюдения за Солнцем (например, SOHO), не приспособлены для наблюдения в тепловом инфракрасном диапазоне, в то время как спутниковые телескопы, предназначенные для наблюдения в тепловом инфракрасном диапазоне, в целом не наводят ничего близкого. к Солнцу.

Одной из проблем с изображением Меркурия примерно с одной а.е. является случайное изображение Солнца. Хабблу редко позволяли указывать на Венеру , но никогда — на Меркурий. Другой вопрос — охлаждение. Даже если телескоп не отображает Солнце напрямую, ключевые неэкранированные части спутника неизбежно будут обращены к Солнцу во время съемки Меркурия. Тепловизионные спутники нуждаются в криогенном охлаждении. Наведение космического тепловизора на Меркурий сократит срок службы транспортного средства.

Ни одна из этих проблем (случайное изображение Солнца и проблемы с нагревом) не является проблемой в случае спутников, отправленных к Меркурию. На сегодняшний день к Меркурию отправлено всего два спутника (Mariner 10 и MESSENGER) и один находится в пути (BepiColombo). MESSENGER не был приспособлен для наблюдения в тепловом инфракрасном диапазоне. Был Mariner 10 и есть BepiColombo. Mariner 10 совершил три облета Меркурия в 1974 и 1975 годах. Они включали наблюдения в тепловом инфракрасном диапазоне, но полученные данные были ограничены.

*Почему бы не наземный телескоп для наблюдения за Меркурием в тепловом инфракрасном диапазоне?* Когда Солнце находится за горизонтом, тепловое инфракрасное свечение воздуха будет настолько сильным, что наблюдения Меркурия станут бесполезными. Было бы слишком много шансов случайно сфотографировать Солнце, когда Солнце находится высоко в небе. Охлаждение, конечно, тоже проблема.

Вышеизложенное не применяется, если траектория солнечного затмения проходит над тепловым инфракрасным телескопом. Именно это и произошло в июле 1991 года, когда обсерватория Мауна-Кеа находилась почти точно в центре пути тотальности. Инфракрасный телескоп в Мауна-Кеа определенно использовался во время этого затмения, но не для наблюдения за Меркурием. Очевидно, наблюдениям за Меркурием не придавалось достаточно высокого приоритета.

*Почему не SOFIA?* Во-первых, ее конструкция не оптимальна для такого использования; см. другой ответ. Для другого это слишком ценно. Предшественница SOFIA, бортовая обсерватория Койпера (KAO), дважды использовалась для наблюдения за Меркурием в инфракрасном диапазоне. Фюзеляж самолета защищал телескоп от наблюдения за Солнцем. Однако из-за возможности ошибок наведения, которые могут привести к изображению Солнца, эти наблюдения были сделаны в конце срока службы KAO. (SOFIA собиралась заменить KAO.) SOFIA еще не достигла конца своей жизни.
*Почему во время затмения?* Солнечные затмения дают уникальные возможности для наблюдения за Солнцем, а также, по-видимому, за Меркурием. Солнечные затмения уже давно сопровождаются многочисленными научными наблюдениями, специально предназначенными для использования затмения в своих интересах.

Это не обязательно делать во время затмения. Меркурий должен быть достаточно высоко в небе, чтобы его можно было увидеть в тепловом инфракрасном диапазоне, даже на большой высоте, на которой летают НАСА WB-57. Полное затмение не обязательно для этого эксперимента. Персонал и самолеты используются для наблюдения за Солнцем в течение всего времени, и это явно противоречит эксперименту по наблюдению за Меркурием. Вместо этого наблюдения Меркурия проводятся за 30 минут до и после полного затмения.

Будучи разовым экспериментом и вторичным экспериментом (основной эксперимент — наблюдение за Солнцем), возможность случайного получения изображения Солнца не является полной катастрофой. В этот период Солнце все еще будет частично затмеваться Луной. Это уменьшит количество вторичного света (солнечное тепловое инфракрасное излучение, поглощаемое атмосферой и переизлучаемое атмосферой, в конечном итоге достигающее прибора) по сравнению с тем, что исходит от незатменного Солнца.

Это может сделать SOFIA, но это будет довольно ограничено. На самом деле есть отличное объяснение, почему SOFIA не лучший выбор. В основном все сводится к расположению телескопа SOFIA. Он указывает налево.

Если бы обсерватория собиралась наблюдать затмение, ей пришлось бы лететь перпендикулярно Солнцу, что сократило бы период наблюдения менее чем до 2 минут.

Кроме того, это было бы занятие с очень высоким риском, если бы синхронизация была даже немного неправильной, телескоп мог бы быть поврежден. Это относится к любому телескопу, производящему такие наблюдения, но Софии, будучи полноразмерным реактивным самолетом, не хватает маневренности, которой могли бы обладать другие телескопы.

Любой спутник, производящий такое наблюдение, будет иметь тот же риск, что и София, и даже меньше времени, чтобы воспользоваться им, что ограничивает возможности любого спутника.

Есть и другие варианты. HIAPER , например, был бы одним из таких самолетов. Но эти типы самолетов пользуются большим спросом, в основном для изучения самого Солнца, я предполагаю, что они нашли способ заставить реактивный самолет работать на них во время этого конкретного солнечного затмения, чтобы проводить исследования Меркурия, которые они желают. В первую очередь это радиолокационный самолет, но при необходимости его можно настроить для других инструментов.

Что касается того, почему во время затмения, есть несколько причин. Главное, что Меркурий на максимальной высоте находится всего в 28 градусах от Солнца! Но это относится к тому, что находится на поверхности Земли, оно несколько искажается, если вы находитесь выше. И это требуется, чтобы делать любые такие наблюдения. По сути, Солнце должно находиться достаточно низко, чтобы от него вообще не исходил рассеянный свет, который может происходить в течение некоторого времени из-за атмосферных воздействий. Насчет рефракции не уверен, но угол горизонта на 13 км примерно 15 градусов. Учитывая, что Солнце должно было бы находиться ниже 15 градусов, а SOFIA указывает немного вверх, кажется, что если бы оно могло это сделать, то потребовалось бы идеальное выравнивание, да и то едва ли.