Bisher haben wir drei Radioteleskope in den Weltraum geschickt:
Derzeit ist nur Spektr-R in Betrieb. Die anderen beiden haben den Betrieb längst eingestellt. Zond-3 wurde in den interplanetaren Raum geschickt, und der Kontakt ging schließlich verloren. Die anderen beiden wurden in die Erdumlaufbahn geschickt, eine Notwendigkeit für die gleichzeitige Verwendung mit terrestrischen Radioteleskopen.
Interferometrie
Martin Beckett und JEB haben bereits über einen Vorteil eines Teleskops im Weltraum gesprochen, nämlich die Very-Long-Baseline Interferometry (VLBI) kann durchgeführt werden. Bei VLBI werden mehrere Teleskope weit voneinander entfernt platziert. Je größer der Abstand oder die Grundlinie ist, desto größer ist die Auflösung. Sie müssen kein einziges Riesenteleskop bauen, um eine höhere Auflösung zu erzielen. Sie können einfach Geschirr wirklich weit auseinander stellen. Dafür sollten HALCA und Spektr-R verwendet werden - sie könnten in Verbindung mit Teleskopen auf der Erde Basislinien mit einer Länge von Hunderttausenden von Kilometern erreichen.
Die Sache mit der Interferometrie ist, dass die Sammelfläche von zwei kleinen Teleskopen mit der Basislinie $ X $ span> nicht mit der Sammelfläche eines großen Teleskops mit Durchmesser übereinstimmt $ X $ span> - es ist wesentlich weniger. Ein weltraumgestütztes Interferometer vergrößert daher die Sammelfläche nicht drastisch, es sei denn, das Teleskop selbst ist riesig. Darüber hinaus ist die Größe der Schale durch technische Einschränkungen durch die Rakete begrenzt, mit der das Teleskop abgefeuert wird, weshalb die weltraumgestützten Schalen im Vergleich zu einigen für VLBI auf der Erde verwendeten Radioteleskopen so klein sind. Dies geschah vor 20 Jahren, als HALCA mit dem Very Large Array und dem Very Large Baseline Array verwendet wurde.
Ich könnte mir so etwas wie das primäre und sekundäre Spiegel-Setup des James Webb vorstellen, bei dem sich die Panels im Weltraum entfalten, um die Größenbeschränkung zu umgehen. Das könnte für ein weltraumgestütztes Teleskop möglich sein, aber ich bezweifle, dass Sie die Größe erheblich erhöhen könnten - Sie werden mit Sicherheit keinen größeren Durchmesser als ein paar Dutzend Meter erreichen, es sei denn, es gibt erhebliche Fortschritte.
Offensichtlich hat der Bau eines Funkinterferometers auf dem Mond keinen Vorteil gegenüber einem Interferometer auf der Erde oder im Weltraum, wenn es um die Grundlinie geht - ein terrestrisches Interferometer allein könnte Geschirr weiter voneinander entfernt haben als ein Mondinterferometer. Ein weltraumgestütztes Interferometer wäre eine noch größere Verbesserung. Wenn es um Interferometrie geht, schlägt der Weltraum den Mond - vorausgesetzt, Sie können die Position und Ausrichtung Ihres Weltraumteleskops koordinieren, und das können wir ziemlich gut.
Hochfrequenzstörung (RFI)
Ein weiterer Vorteil eines Teleskops in der Umlaufbahn oder auf einem anderen Himmelskörper besteht darin, dass der Bereich möglicherweise funkstill ist - das heißt, es würden keine störenden Signale von künstlichen Quellen (Hochfrequenzstörungen oder Funkstörungen) empfangen. Dies ist ein wichtiger Grund, warum die andere Seite des Mondes für ein Radioteleskop in Betracht gezogen wurde. Auf der Erde müssen Radioastronomen entweder in Funkruhezonen arbeiten (z. B. im Green Bank Telescope in der United States National Radio Quiet Zone) oder Funkstörungen akzeptieren und versuchen, diese zu beseitigen, was schmerzhaft ist im Nacken - Sie können Informationen verlieren, wenn Sie bestimmte Frequenzbänder herausnehmen (ich kann aus Erfahrung bestätigen, dass das Zappen von Rauschen ärgerlich ist!). Sogar Dinge wie Handys können ein Signal verschmutzen. Das Aufstellen eines Teleskops auf der anderen Seite des Mondes oder im Weltraum würde diese Art von Problem wahrscheinlich beseitigen.
Andererseits hätte ein Mondradioteleskop ein großes Problem: die Kommunikation mit der Erde. Der springende Punkt beim Aufsetzen auf den Mond wäre, ihn vor Funksignalen zu schützen. Dazu müsste ein Satellit in der Mondumlaufbahn durchlaufen werden, der als eine Art Mittelsmann fungiert, um Daten zur Erde zu übertragen. Im Weltraum stationierte Teleskope hätten dieses Problem nicht, aber sie müssten sich mit der Kontamination durch Signale von der Erde befassen - einschließlich der Signale, die sie selbst senden würden, um Daten zu übertragen. Auf der positiven Seite wäre RFI von der Erde nur in einer kleinen Region des Himmels ein Problem und würde weiter von der Erde entfernt schwächer werden.
Ein Mittelsmannsatellit in der Mondumlaufbahn erhöht die Komplexität - was einen weiteren möglichen Fehlerpunkt bedeutet. Wenn Sie das Teleskop manuell von der Erde aus bedienen möchten, muss sich der Satellit in genau der richtigen Position befinden, damit die Übertragung von der Erde und dem Teleskop gleichzeitig möglich ist. Zugegeben, es ist natürlich weitaus wahrscheinlicher, dass das Teleskop automatisch über vorab geschriebene Beobachtungsskripte läuft, aber bei Teleskopen ist häufig ein menschlicher Bediener vor Ort, der bei Bedarf die manuelle Steuerung übernimmt. das kann man hier nicht einfach machen. Und überhaupt, diesem Satelliten verpflichtet zu sein, könnte die Menschen unruhig machen.
Submillimeter-Astronomie
Das von JEB erwähnte Funkfenster erstreckt sich nicht auf Frequenzen in den Wellenlängen Millimeter und Submillimeter. Teleskope, die an diesen Bändern beobachten, wie ALMA, müssen bestimmte Fenster verwenden, um eine Absorption aus der Atmosphäre zu vermeiden. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, besteht darin, ein Teleskop in den Weltraum zu bringen, um bei diesen Wellenlängen zu arbeiten. SWAS ist ein Beispiel, das seit 1998 in Betrieb ist.
Ich würde erwarten, dass Sie eine weltraumgestützte Schüssel bauen können, die im Millimeterbereich und bei längeren Wellenlängen arbeiten kann und Millimeterbeobachtungen und Beobachtungen bei niedrigeren Funkfrequenzen durchführen kann. Ich weiß nicht, wie sehr die Größenbeschränkungen den Betriebsbereich einschränken würden, aber es ist eine Möglichkeit. SWAS arbeitet beispielsweise mit Frequenzen, die eine oder zwei Größenordnungen höher sind als bei vielen Radioteleskopen. Mit anderen Worten, der Hauptvorteil dieses weltraumgestützten Teleskops (im Gegensatz zu einem Teleskop auf der Erde) wäre nebenbei die Millimeter- und Submillimeter-Astronomie.
Ein Mondradioteleskop hätte natürlich auch keine Probleme mit dieser Absorption. Die Mondatmosphäre ist unglaublich schwach und es gibt keine signifikanten Absorptionsbanden (die Atmosphäre besteht größtenteils aus Argon, Helium, Neon, Natrium und Kalium, alle mit extrem geringer Anzahl Dichten - zu niedrig, um eine Rolle zu spielen). Der große Vorteil liegt hier gegenüber erdgebundenen Teleskopen.
Bau, Transport und Nutzung
Angenommen, Sie möchten so etwas wie das Very Large Array erstellen. Das sind 27 Teleskope mit einem Durchmesser von jeweils 25 Metern - mit einer Gesamtsammelfläche von etwa 13.000 m 2. Wenn wir durch die Raketengröße auf Teleskope mit einem Durchmesser von 15 Metern beschränkt sind, benötigen wir 75 Teleskope, um die gleiche Sammelfläche zu erhalten. Das erfordert eine Reihe von Raketenstarts - und das kostet Energie, Zeit und Geld - und einen Weg, das Ding auf dem Mond zu landen. Ich weiß nicht, wie hoch die Kosten sein würden, aber es würde einen enormen Aufwand bedeuten.
Dann , es sei denn, Sie können das Array von Robotern aus der Ferne installieren lassen - und ich bezweifle, dass Sie dies können -, brauchen Sie Menschen auf dem Mond und nicht nur einen oder zwei. Ein Teleskoparray ist ein kompliziertes Objekt, das sorgfältig platziert und kalibriert werden muss. Menschen auf den Mond zu bringen, ist ein weiterer Fehlerpunkt, über den man sich Sorgen machen muss. Und der einzige Vorteil gegenüber einem Array auf der Erde? Reduzierte RFI. Es ist es nicht wert.
Es ist fraglich, ob es sich auch lohnt, 75 Teleskope im Orbit zu haben, aber es wäre viel einfacher, sie in Position zu bringen.Jetzt wäre es im Vergleich zu einem Interferometer auf der Erde oder auf dem Mond ein Problem, sie ausgerichtet zu halten, aber wir entwickeln Technologien, die eine genaue Genauigkeit ermöglichen - siehe eLISA, der in ein oder zwei Jahrzehnten auf den Markt kommen soll.