¿Por qué no estamos construyendo un radiotelescopio espacial? Si un radiotelescopio lunar es difícil de construir, ¿por qué no un radiotelescopio espacial? Podría ser una herramienta interesante, supongo. Por lo tanto, ¿cuáles podrían ser las ventajas de un radiotelescopio espacial sobre un radiotelescopio lunar?
Respuestas
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Philip Carpenter Lee
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Hemos enviado tres telescopios de radio al espacio hasta ahora:
En la actualidad, sólo Spektr-R es operativo; los otros dos han dejado de operaciones. Zond-3 fue enviado al espacio interplanetario, y se contacta con el tiempo perdido; los otros dos fueron enviados a la órbita de la Tierra, una necesidad para el uso simultáneo con radio telescopios terrestres.
La interferometría
Martin Beckett y JEB ya hemos hablado de que una de las ventajas de un telescopio en el espacio, es decir, que de Muy Larga línea de base de la Interferometría (VLBI) se puede realizar. VLBI consiste en la colocación de varios telescopios lejos; cuanto mayor sea la separación, o de la línea de base, mayor será la resolución. Usted no tiene que construir un gran telescopio para obtener una mayor resolución; que sólo puede poner platos muy lejos. Esto es lo que HALCA y Spektr-R fueron destinados a ser utilizados para que se podrían lograr líneas de base de cientos de miles de kilómetros de longitud, cuando se utiliza en conjunción con los telescopios en la Tierra.
La cosa acerca de la interferometría es que el área de recaudación de dos pequeños telescopios con base $X$ no es el mismo que el área de recaudación de un gran telescopio con un diámetro $X$ - es sustancialmente menor. Por lo tanto, disponer de un espacio basado en interferómetro de no aumentar drásticamente el área de la colección, a menos que el telescopio en sí es enorme. Además, el tamaño del plato es limitado por restricciones técnicas del cohete en el lanzamiento del telescopio, por lo que el espacio de los platos son tan pequeños en comparación con algunos de los telescopios de radio utilizado para VLBI en la Tierra. Esto se hizo hace 20 años, cuando HALCA fue utilizado con la Gama Muy Grande y Muy Grande de línea de base de la Matriz.
Me imagino algo así como el James Webb's de primaria y secundaria espejo de instalación, que consiste en paneles de desarrollo mientras en el espacio, para evitar el límite de tamaño. Que podría ser posible para un telescopio espacial, pero dudo que podría aumentar el tamaño de manera significativa - que ciertamente no se consigue nada más que un par de decenas de metros de diámetro, salvo avances significativos.
Obviamente, la construcción de una radio interferómetro en la Luna no tiene una ventaja de más de un interferómetro en la Tierra o en el espacio cuando se trata de la línea de base - terrestre del interferómetro, pudo platos más aparte de un lunar interferómetro podría. Un espacio basado en interferometría sería aún mayor mejora. Así que cuando se trata de la interferometría, espacio ritmos de la Luna - suponiendo que usted es capaz de coordinar la posición y orientación del telescopio espacial, y somos capaces de hacer eso bastante bien.
Interferencia de radiofrecuencia (RFI)
Otra ventaja de tener un telescopio en órbita o en otro cuerpo celeste es que el área podría ser la radio-tranquila, es decir, no habría ninguna distracción señales de fuentes creadas por el hombre (interferencia de radio frecuencia, o RFI). Esa es una gran razón por la que el lado lejano de la Luna ha sido objeto de consideración para un radio telescopio. En la Tierra, la radio que los astrónomos tendrán que trabajar en la radio-zonas de silencio (por ejemplo, el Green Bank Telescope en el Nacional de los Estados unidos de Radio de la Zona de silencio), o aceptar y tratar de quitar ruido de radio, que es un dolor en el cuello - se puede perder la información cuando usted toma determinadas bandas de frecuencia (puedo confirmar por experiencia que el zapping de ruido es molesto!). Incluso cosas como los teléfonos celulares pueden contaminar una señal. Poner un telescopio en el lado lejano de la Luna o en el espacio, es probable que eliminar este tipo de problema.
A continuación, de nuevo, un lunar radio telescopio tiene un gran problema: la comunicación con la Tierra. El punto de ponerlo en la Luna sería bloque de señales de radio. Que requiere pasar a través de un satélite en la órbita lunar, actuando como una especie de intermediario para transmitir datos a la Tierra. Los telescopios basados en el espacio no tienen ese problema, pero tendría que lidiar con la contaminación de las señales de la Tierra - incluyendo las señales que les sean ellos mismos el envío, la transmisión de datos. En el lado positivo, RFI desde la Tierra sólo sería un problema en una pequeña región del cielo, y se debilitan más lejos de la Tierra.
Un intermediario de satélite en la órbita lunar añade una capa de complejidad - que significa otro posible punto de fallo. Además, si usted desea operar el telescopio desde la Tierra de forma manual, usted necesita el satélite para estar en la posición correcta, lo que permite la transmisión de la Tierra y el telescopio de forma simultánea. Concedido, por supuesto, es mucho más probable que el telescopio se ejecute automáticamente, a través de pre-escrito de la observación de secuencias de comandos, pero los telescopios tienen a menudo un operador humano en el lugar para tomar el control manual si es necesario; usted no puede hacer eso aquí. Y de todos modos, está en deuda con el satélite podría hacer que las personas se sienten incómodos.
La astronomía submilimétrica
El radio de la ventana que JEB mencionado no se extiende a frecuencias en el milimétricas y submilimétricas de longitudes de onda. Los telescopios de observación en esas bandas, como ALMA, tiene el uso específico de windows para evitar la absorción de la atmósfera. Una manera de conseguir alrededor de esto es el lanzamiento de un telescopio en el espacio para operar en estas longitudes de onda. SWAS es un ejemplo, en funcionamiento desde 1998.
Yo esperaría que usted podría construir un espacio basado en el plato, capaz de operar en el milímetro y a mayores longitudes de onda, capaz de realizar milímetro observaciones y observaciones a bajas frecuencias de radio. No sé cuánto las limitaciones de tamaño restringiría su rango de operación, pero es una posibilidad. SWAS, por ejemplo, funciona en las frecuencias de un orden de magnitud o dos mayor que muchos de los telescopios de radio. En otras palabras, el principal beneficio de este telescopio espacial (como opuesto a un telescopio en la Tierra) sería para milimétricas y submilimétricas de la astronomía, en el lado.
Un lunar radio telescopio también no tener problemas con esta absorción, por supuesto. La Luna de la atmósfera es muy tenue, y no hay ninguna significación bandas de absorción (la atmósfera se compone principalmente de argón, helio, neón, sodio y potasio, todos con muy bajo número de densidades demasiado baja para la materia). La gran ventaja aquí es sobre la Tierra de los telescopios.
La construcción, el transporte y el uso de
Decir que queremos construir algo como el very Large Array. Que implica el 27 de telescopios, cada uno de los 25 metros de diámetro, con un total de área de recaudación de cerca de 13.000 m2. Si estamos limitados por cohete tamaño de los telescopios de 15 metros de diámetro, necesitamos 75 telescopios para obtener la misma área de recaudación. Que se requiere de un número de cohetes lanza - y que toma la energía, tiempo y dinero - y un camino a la tierra de la cosa en la Luna. No sé cuál será el coste, pero se necesitaría un gran esfuerzo.
Entonces, a menos que usted puede tener la matriz instalado de forma remota por robots - y dudo que puedas - usted necesidad de los seres humanos en la Luna, y no sólo uno o dos. Un telescopio de la matriz es una complicada objeto que necesita ser colocado cuidadosamente y calibrado, y llegar a los seres humanos en la Luna es otro punto de falla, otra cosa de la que preocuparse. Y la única ventaja de más de una matriz en la Tierra? Reducción de RFI. No vale la pena.
Es discutible si tener 75 telescopios en órbita vale, bien, pero sería mucho más fácil para llegar a su posición. Ahora, manteniéndolos alineados sería un problema, en comparación con un interferómetro en la Tierra o la Luna, pero estamos desarrollando tecnología que permite una precisión milimétrica - ver eLISA, programado para el lanzamiento en una década o dos.
JEB
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@Kyle Kanos es correcta, no es una Radio "la Ventana":
permitiendo el terreno de las operaciones.
También: los telescopios de radio son enormes. Arecibo del receptor de la plataforma es de 900 toneladas, o 33 un Espacio lleno de Traslado de cargas. El costo sería ridículo.
No estoy seguro de que el requerimiento de potencia, sino que es siempre un reto para el espacio basado en las plataformas. Planta bases de la antena de permitir el radar de la astronomía (del orden de megavatios Tx), que es una cosa única en la astronomía: el astrónomo activamente ilumina el destino.
Sin embargo, hay una ventaja de espacio basado en los sistemas, y que es de interferometría de línea de base. Hay una misión para hacer eso, en conjunción con los telescopios basados en tierra:
tparker
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156
Algunas de las ventajas de espacio por encima de la luna:
La Luna mucho más lejos que cerca de la órbita de la Tierra.
Si usted quiere conseguir algo en la luna, en lugar de simplemente rompiendo en el mismo, usted necesita para que coincida con la de la luna velocidad, lo que requiere disminuir la cosa mucho. Entrar en la órbita de la Tierra requiere de mucho menos cambio de velocidad después del lanzamiento inicial.
No estoy seguro si esto es prácticamente significativo, pero lejos-de-órbitas a la Tierra como el halo de la órbita propuesto por el telescopio James Webb muy largos períodos orbitales (6 meses en Webb caso). Así que usted puede mantener su telescopio apuntando en la misma dirección durante meses en un momento y tomar muy largas exposiciones. La luna de satélite basado sólo podía apuntan en la misma dirección para una semana o dos, debido a la luna de rotación (que dura un mes, porque es marealmente bloqueado con la Tierra).
blowdart
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Los radiotelescopios deben ser grandes: ¡lo último en la tierra es 1 km cuadrado!
No hay razón para ponerlos en el espacio, (la mayoría de) las longitudes de onda pasan a través de la atmósfera por lo que no hay una ventaja real de estar en el espacio y sería costoso.
La principal ventaja en el espacio es que puede tener líneas base mucho más largas y, por lo tanto, más resolución. Hay un par de telescopios espaciales que se unen con telescopios basados en la Tierra para proporcionar líneas de base más largas que pueden adaptarse a la Tierra.
Mark Streatfield
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Las otras respuestas son sólidos, pero me gustaría centrarme en un punto importante.
Generalizada pregunta: "¿por Qué no hacemos [actividad X] en [espacio de ubicación Y]?"
La Respuesta: el Espacio es difícil de conseguir. No, usted no entiende. Me refiero a realmente, realmente, realmente difícil.
El uso de no-ficción de motores de cohetes, son muy pocas las actividades que hacen más sentido hacerlo en el espacio que en el suelo. Bastante, si es posible hacer algo en el suelo, haciendo que en el espacio es mucho más caro.
Y la misma relación se mantiene fiel al comparar la Órbita terrestre Baja, a geosync/lunar/solar/etc órbitas. Si usted puede hacer algo en LEO, haciendo en la Luna es mucho más caro.
Esta es una gráfica de la energía potencial gravitatoria para diferentes órbitas:
La Luna debería estar por encima de geosync, alrededor de los años 60 marca, sino un camino que sale a la derecha.
"El espacio es grande. Realmente grande. Simplemente no creer lo muy, enormemente, la mente-bogglingly grande que es. Quiero decir, usted puede pensar que es un largo camino el camino a la farmacia, pero eso es sólo el maní al espacio." - Douglas Adams
