Hubble Mars'ta hangi ayrıntıları görebilir?

Yakın gelecekteki kahramanların Mars yörüngesindeki bir istasyona monte teleskopla dünyayı gözlemledikleri bir bilim kurgu romanı için bir sahne araştırıyorum. Amacım, ne kadar ayrıntıyı makul bir şekilde ayırt edebildiklerini anlamak.

Hubble teleskobu muhtemelen amaçlarım için makul bir karşılaştırma. Hubble’ın yakın bir yaklaşımda Mars’tan aldığı görüntüler buldum, ancak bunların mümkün olan en iyi çözünürlüğü mü temsil ettiğini veya sadece o zamanda seçilen veya mevcut olan çözünürlüğü veya tüm gezegenin daha yüksek bir görüntülülükte olup olmadığını bilmiyorum. popüler medya kuruluşlarında yayınlanan fotoğraftan daha yüksek çözünürlük.

Hubble benzeri bir teleskop aşağıdaki makalede gösterilenden çok daha büyük bir ayrıntı gözlemleyebilir mi? Eğer öyleyse, makul olarak ne çözülebilir? Büyük şehirler? Bireysel binalar?

Vox.com’un Hubble’ından galaksilerin imkansız bir şekilde uzaklaştığını görebiliyorsunuz. İşte Mars ve Satürn'e baktığında olan şey.

Yukarıda: den Kırpıldı Kaynak NASA, ESA ve STScI

Yukarıda: kırpılmış Kaynak NASA / Hubble

Büyütmeyi unut. Teleskopları tanıyan insanlar büyütme anlamında düşünmezler. Önemli olan açısal çözünürlük veya çözme gücüdür: Bir enstrümanda görebileceğiniz en küçük ayrıntıların açısal boyutu.

Temel kural: Bir teleskopun 10 cm çapında çözülme gücü, görünür ışık kullanıldığında 1 saniyedir. Sayılar ters orantılıdır. 20 cm'lik bir teleskop 0.5 arcsec boyutundaki detayları çözer. 1 metrelik bir teleskop 0.1 arcsec'i çözer.

Hubble 2.4 m'lik bir açıklığa (çapa) sahiptir, bu nedenle çözme gücü 0.04 arcsec'tir.

Dünya ile Mars arasındaki minimum mesafe yaklaşık 55 milyon km'dir ve sadece çok nadiren gerçekleşir. Maksimum mesafe 400 mil km'dir. "Ortalama" mesafe 225 mil km'dir (ancak gerçek mesafe her zaman değişir).

55 mil km'de 0.04 arcsec tanjantını uygulayalım:

https://www.wolframalpha.com/input/?i=tan(0.04+arcseconds)+*+55000000

10 km. Sadece başlıca coğrafi özellikleri görebilecektir.

Binaları görmek (10 m'ye kadar), çözünürlükte 1000 kat artışa ihtiyaç duyacaktır. Bu 2,4 km'lik bir açıklık anlamına gelir. Klasik teleskop tasarımlarının hiçbiri bunu sağlayamaz. Bir çeşit interferometrik tasarım olmalı - birkaç aynanın birkaç km uzağa yerleştirildiği ve tek bir büyük ayna olarak işlev görmesi için optik olarak birleştirilen büyük, düz bir alan (yani, bu daha sezgisel bir açıklamadır).

Flagstaff, Arizona yakınlarındaki Donanma Hassas Optik İnterferometre ile benzerlik gösterir .

Valles Marineris'in geniş, düz parçalarından bazıları interferometre için iyi bir yer sağlayabilir. Acidalia Planitia, dev interferometreler inşa etmek için daha fazla yer sağlayacaktır ve genel olarak yapılar inşa etmek için iyi bir yer olmalıdır - ufuktan öteye; Bu, kitap / filmin çoğunun Marslı'nın hikayesini yazdığı yer. Ancak herhangi bir büyük ve makul düzlük alan işe yarayabilir.

Yukarıdakilerin tümü, Dünya ile Mars arasındaki en yakın yaklaşma mesafesini kabul eder. Uygulamada, mesafe bundan daha büyüktür, bu nedenle açıklığın artması gerekir. Binalar gibi yapıları birbirinden ayırmak istiyorsanız, düzinelerce km üs ile bir interferometre tasarlıyorsunuz.

Muhtemelen, interferometre yörüngede inşa edilebilir, ancak aynalar arasındaki mesafenin olağanüstü bir hassasiyetle korunmasını sağlamalısınız. Gezegensel yüzeyde, zemin gerekli sağlamlığı sağlar. Uzayda yapmanız gerekenler ... Bilmiyorum, uzay büyüsü kullanıyorum.

$10^{-7}$yaklaşık 54,6 milyon km'dir, bu nedenle teorik olarak minimum çözünürlük 5 ila 6 km arasındadır. Çok fazla kontrast varsa büyük şehirler görünebilir. En yakın yaklaşımda, Mars'taki bir gözlemcinin doğrudan Dünya'nın gece tarafına bakması nedeniyle, iyi aydınlatılmış bir kentin tespit edilmesi kolay olabilir, öte yandan, Güneş'e biraz daha fazla veya daha az dik bakacaklar. sorunları. Yine de, mesafenin sadece 70 veya 80 milyon km olduğu ve Güneş'in açısının daha kolay yönetilebildiği zamanlar olacaktır, bu nedenle UV'de 10 km, görünür ışıkta 20 çözünürlük güvenilirdir.