왜 우리는 더 큰 망원경을 우주로 발사하지 않고 더 큰 육상 망원경을 만들고 있습니까?


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이 질문은 더 큰 망원경으로 더 나은 결과를 얻는가?

지면 기반 거울이 공간 기반 거울의 기능과 얼마나 일치해야합니까? 나는 주로 가시 광선을 요구한다고 생각하지만 일반적으로 관심이 있습니다.

나는 지상에서, 당신은 미세 운석에서 안전하므로 아마 오래 지속될 것입니다. 달이나 다른 곳에 망원경을 설치하는 것이 어느 시점에서 더 저렴 해 집니까?


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비행기 망원경은 어떻게 비교됩니까? en.wikipedia.org/wiki/Kuiper_Airborne_Observatoryen.wikipedia.org/wiki/…
Shawn V. Wilson

그러나 우주에는 시야를 막을 구름이 없습니다 (실제로 당신은하지만 먼지의 큰 덩어리입니다).
Leo Pan

답변:


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더 싸다.

(1) 적응 형 광학 장치를 사용하면 지상에서 0.1 arc second의 해상도를 얻을 수 있습니다 (특히 공기 흐름이 좋은 산 꼭대기에서만 가능하지만 여전히!). 이것은 수 미터 이상의 거울 직경을 얻을 때까지 공간의 주요 장점 중 하나를 제거합니다.

(2) 로켓 페어링은 발사 중에 도달 한 초음속 대기 속도에서 페이로드를 보호하는 덮개입니다. 5 미터 페어링은 비행 할 수있는 최대 크기이며, 이는 출시 될 수있는 원피스 거울의 크기를 제한합니다. (두려워한 웹의 망원경의 거울은 공간에 자신을 조립합니다 조각는 - 아주 무서운 아주 . 디자인의 비싼 조각)

(3) Mauna Kea의 상단이나 칠레의 안데스 산맥에서 망원경을 서비스하는 것은 어렵고 값 비싼 과정입니다. 궤도에서 망원경을 서비스하면 작은 변화처럼 보입니다. ( 지구에 새로운 거대한 스코프를 구축 하는 비용과 비교할 수 있습니다.) 낮은 궤도를 제외하고는 현재 기술로는 궤도 내 서비스를 수행 할 수 없습니다.

(4) 천문학에서 고해상도는 한 가지 한계이지만, 깊이가는 것은 또 다른 것이며, 깊이가는 것은 거울을 필요로합니다 . 지구의 30 미터 거울은 5 미터 거울보다 훨씬 더 많은 빛을 모 읍니다. 거대한 지상 망원경은 우리가 아직 우주에 넣을 수있는 것보다 분광학을위한 가벼운 물통이되는 더 나은 일을합니다.

결론은 적응 형 광학 장치의 개발로 현재 구축 및 발사 가능한 크기의 우주 기반 망원경이 지상 망원경에 비해 주요 이점을 잃어 버렸다는 것입니다. 그리고 비용은 10 배에서 100 배이므로 많은 목적을 위해 구축 할 가치가 없습니다.

우주 기반 망원경은 UV 및 IR (Webb)과 같은 대기에 의해 차단 된 스펙트럼 부분과 장기적인 고정밀 광도계 (Kepler) 및 천체 측정기 (Gaia)와 같은 특정 작업에서 여전히 중요한 우위를 차지합니다. 그러나 일반적인 용도로는 대 망원경의지면에서 균형이 확고 해 보입니다.

우주 비행이 더 저렴 해지면 상황이 바뀔 수 있습니다. 예를 들어, 9 미터 페어링 및 발사 비용이 크게 줄어든 SpaceX BFR은 우주 망원경에 큰 희망을줍니다.


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아마도 적응 형 광학 장치는 가시 파장에서 실제로 작동하지 않는다고 덧붙일 것입니다. 근적외선 만 우주 망원경은 항상 가시 파장에서 더 나은 각도 해상도를 제공 할 것입니다.
Rob Jeffries 2016 년

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@jamessqf : 맞습니다.하지만 값 비싼 기기에서 많은 시간을 사용하고 있습니다. 적은 비용으로 지구상에서 더 큰 망원경을 만드는 것이 훨씬 더 효율적입니다. 같은 지점을 여러 번 노출시켜 우주와 우주에서 작동 시키면 하늘의 대부분은 허블의 궤도에있는 지구에 의해 점령됩니다.
Mark Olson

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@RobJeffries AO는 가시적으로 잘 작동합니다. 파란 끝이 다루기가 힘들다는 것을 인정할 것입니다.
Carl Witthoft 2014 년

2
@ Donald.McLean 그것은 당신이하고 싶은 일에 달려 있습니다. Webb는 '돌아갈 수 있도록'설계되었지만 가시 광선에서 작동하는 큰 망원경은 z = 2를 지나서 희미한 물체를 분광법으로 분석 할 수 있으며, 이는 매우 많은 흥미로운 물체를 포함합니다. 중요한 것은 Webb가 90 억 달러를 넘고 있으며 30 미터 망원경은 14 억 달러로 추산 된다는 것입니다 . 웹은 아무것도 "천문학을 먹은 망원경"이라고하지 않습니다!
Mark Olson

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@jamesqf 사실, 우주 망원경이나 지상 망원경은 30 분 이상 노출되지 않습니다. 오히려 여러 노출이 단일 이미지로 결합됩니다. 예를 들어, HUDF는 1200 초마다 800 번의 노출을 사용했습니다. 그 이유는 너무 오래 노출되면 밝은 물체가 픽셀을 포화시키고, 좋은 이미지를 망치는 우주 광선이 노출 시간에 따라 증가하기 때문입니다. 그러나 노출이 여러 번 짧으면 많은 노출의 중간 값을 취함으로써 CR이 제거됩니다.
pela

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마크의 위대한 대답 외에도 ...

왜 우리는 더 큰 망원경을 우주로 발사하지 않고 더 큰 육상 망원경을 만들고 있습니까?

집 근처에 직장과 숲속에있는 '여름 별장'이라는 두 집에 돈이 있다면 어떻게 예산을 나누겠습니까?

이 질문은 더 큰 망원경으로 더 나은 결과를 얻는가?

그렇습니다. 저는 그 답변을 좋아하지 않습니다. 아마 @MarkOlson도 감동하지 않았습니다.

이 답변에는 적응 형 광학 장치 (비싸고 효과적이지 않은 것으로 무시 함)와 건물 및 주 거울의 크기를 제외한 모든 것을 쉽게 업그레이드 할 있는 기능이 누락 되었습니다 .

지면 기반 거울이 공간 기반 거울의 기능과 얼마나 일치해야합니까? 나는 주로 가시 광선을 요구한다고 생각하지만 일반적으로 관심이 있습니다.

"훨씬 더 큰"것이 아니라 "효과적으로 아이디어를 마케팅하고 가능한 한 많은 자금을 확보하며 가능한 가장 큰 메인 미러로 가장 큰 건물을 짓는 것"입니다. 센서와 슈퍼 컴퓨터는 나머지 부분을 고칠 수 있으므로 최대한 크게 업그레이드하지 말고 깊이 파고 들어보세요.

나는 지상에서, 당신은 미세 운석에서 안전하므로 아마 오래 지속될 것입니다. 달이나 다른 곳에 망원경을 설치하는 것이 어느 시점에서 더 저렴 해 집니까?

지상 및 우주 망원경은 달 기반의 망원경이 유용합니다.

"The Acme Telescope Company"가 달에 첫 매장을 열면 구매 가격이 하락할 때까지 지구와 우주 기반이 더 저렴해질 것입니다. 공간 기반으로 수리를 위해 반쯤 만날 수 있으며,지면 기반 (산 꼭대기에서도) 수리 시설이 종종 가까이 있습니다.

Paranal의 거울 유지 보수 건물 은 거울 근처의 산 정상에 있습니다.

Scientific America 기사 : James Webb 우주 망원경이 "너무 실패하기에 너무 큰가?" 설명 :

“우리가 Earth-Sun L2의 주입 궤도에 있다고 가정하면, 다음으로 가장 위험한 것은 망원경을 배치하는 것입니다. 허블과 달리 우리는 나가서 고칠 수 없습니다. 로봇조차 나가서 고칠 수는 없습니다. 따라서 우리는 큰 위험을 감수하고 있지만 큰 보상을 받고 있습니다.”라고 Grunsfeld는 말합니다.

그러나 허블과 같이 JWST를 "서비스 가능"하도록하기 위해 약간의 노력을 기울이고 있습니다.캘리포니아 레돈도 비치의 노스 롭 그루먼 항공 우주 시스템 (Northrop Grumman Aerospace Systems)의 JWST 프로그램 관리자 인 스콧 윌러 비 (Scott Willoughby)에 따르면. 항공 우주 회사는 NASA의 JWST를 개발 및 통합하는 주요 계약자이며, 우주 비행사 나 원격으로 작동하는 로봇 등 어떤 것에 의해 잡힐 수있는 망원경에 "차량 인터페이스 링"을 제공하는 임무를 맡고 있다고 Willoughby는 말했다. 우주선이 JWST로 도킹하기 위해 L2로 보내 졌다면 수리를 시도 할 수 있습니다. 그러나 현재 그러한 영웅을위한 예산은 없다. JWST가 우주 비행사에서 로켓 사고 나 배치 결함 또는 예상치 못한 결과로 인해“나쁜 날”이라고 부르는 것에 어려움을 겪는 경우, 그룬 스펠 트는 현재 우주 관측소의 앙상블이 있다고 말했다.

LVIR

LVIR (차량 인터페이스 링) 단조 (2) 출시

" James Webb Space Telescope "(JWST) 웹 사이트 에서 인용하십시오 .

완성 된 기본 미러는 직경 2.4 미터 인 허블 우주 망원경 기본 미러의 직경보다 2.5 배 이상 크지 만 무게는 약 절반입니다.

NASA 본사의 JWST 프로그램 과학자 인 에릭 스미스 (Eric Smith)는 제임스 웹 우주 망원경은 각각의 디자인에서 상대적인 거울 크기, 모양 및 특징의 세부 사항을 고려할 때 허블 우주 망원경보다 약 9 배 더 빠른 빛을 수집 할 것이라고 말했다. 워싱턴 : 감도가 증가하면 과학자들은 빅뱅 직후에 최초의 은하가 형성되었을 때를 다시 볼 수있게되며, 더 큰 망원경은 천문학의 모든 측면에 이점이 있으며 별과 행성계가 어떻게 형성되고 진화하는지에 대한 연구를 혁신 할 것입니다.

" 웹과 허블 망원경 ":

... 먼 거리에있는 물체는 적색 이동이 더 강하고 빛이 UV 및 광학에서 근적외선으로 밀려납니다. 따라서 (먼 우주에서 형성된 최초의 은하와 같이)이 먼 물체를 관측하려면 적외선 망원경이 필요합니다.

이것이 Webb가 Hubble을 대체하지 않는 또 다른 이유는 기능이 동일하지 않기 때문입니다. Webb는 주로 적외선의 우주를 살펴 보는 반면, 허블은 주로 적외선과 자외선 파장을 조사합니다 (일부 적외선 기능이 있음). 웹은 또한 허블보다 훨씬 더 큰 거울을 가지고 있습니다. 이 더 큰 집광 면적은 Webb가 Hubble이 할 수있는 것보다 더 멀리 피어링 할 수 있음을 의미합니다. 허블은 지구 주위에서 아주 가까운 궤도에 있고, 웹은 두 번째 라그랑주 (L2) 지점에서 150 만 킬로미터 (km) 떨어져 있습니다.

...

웹은 얼마나 멀리 볼 수 있습니까?

빛이 이동하는 데 시간이 걸리기 때문에 물체가 멀어 질수록 찾고있는 시간이 더 멀어집니다.

시간을 거꾸로 보는 것.

이 그림은 다양한 망원경과 그들이 볼 수있는 거리를 비교합니다. 본질적으로 허블 [HST]은 "유아 은하"에 해당하는 것을 볼 수 있으며 웹 망원경 (JOBST)은 "아기 은하"를 볼 수 있습니다. Webb가 첫 번째 은하를 볼 수있는 한 가지 이유는 적외선 망원경이기 때문입니다. 우주 (그리고 그로 인해 은하계)가 확장되고 있습니다. 우리가 가장 먼 물건들에 대해 이야기 할 때, 아인슈타인의 장군은 실제로 실제로 작용합니다. 그것은 우리에게 우주의 팽창은 그것이 실제로 뻗어있는 물체들 사이의 공간이라는 것을 의미하며, 물체 (은하)가 서로 멀어지게 만듭니다. 또한, 그 공간의 모든 빛도 늘어나서 빛의 파장을 더 긴 파장으로 이동시킵니다. 이것은 가시 광선 파장에서 멀리있는 물체를 매우 어둡게 (또는 보이지 않게) 만들 수 있습니다. 그 빛이 적외선으로 우리에게 도달하기 때문입니다. Webb와 같은 적외선 망원경은 이러한 초기 은하계를 관찰하는 데 이상적입니다.

적응 형 광학 기술의 업데이트가 진행 중입니다. Benjamin L. Gerard, Christian Marois 및 Raphaël Galicher의 " 자기 응집 형 카메라를 사용한 지상 기반 망원경의 빠른 응집성 차등 이미징 "(2018 년 6 월 7 일) :

"우리는 FAC (Fast Atmospheric SCC Technique)라고하는 지상 망원경에 적용 할 수있는 자기 간섭 식 카메라 (SCC)를 기반으로 한 그러한 방법에 대한 프레임 워크를 개발합니다. 우리는 특별히 설계된 코로나 그래프와 코 히어 런트를 사용하여 차분 이미징 알고리즘, 수 밀리 초마다 이미지 기록은 단일 알고리즘 외계 행성 처리량에 가깝게 유지하면서 대기 및 정적 반점을 뺄 수 있습니다. 세부 시뮬레이션 은 H 대역에서 1 % 대역 통과에 대해 30 초 후 광자 노이즈 한계에 가까운 대비에 도달합니다. 5 번째 크기의 경우, 1 시간의 관찰 시간 동안 외삽하면 ExAO 기기에서 현재 달성 된 것보다 원시 대비가 약 110 배 더 좋습니다."이 방법으로부터의 감도 개선이보다 낮은 질량의 외계 행성의 미래의 검출 및 특성화에 필수적인 역할을 할 수 있다고 설명한다."

간단히 말해서 때로는 대기를 완전히 제거 할 수 있습니다. 개선이오고있다.

ESO 4LGSF- 레이저 가이드 스타 시설 -4 개의 레이저가 AO의 가이드 스타를 생성하는 데 사용됩니다.


조그만 니트 : 우주 망원경은 기본적으로 망원경이 라그랑주 지점에 배치되지 않습니다. 인간이 가기 엔 너무 멀어요
Carl Witthoft

@CarlWitthoft- 내가 만든 이 을 언급 합니까 : "공간 기반으로 수리를 위해 반쯤 만날 수 있습니다 ..." 허블. 레트로를 발사하고 1 년 또는 2 년 후에 만나서 수리를한다면 (구원이 아닌) 수리하는 것이 더 저렴합니다. 아마도 당신은 질문을 쓸 수 있습니다 : 그것을 사랑하거나 떠나 ...
Rob

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실제로, 우리는 차세대 우주 망원경의 우주 기반 수리 및 업그레이드를 보게 될 것이라고 생각합니다. 예를 들어 웹의 위치에서 높은 지구 궤도로 이동하는 것은 매우 저렴합니다. BFR이 입증되거나 Blue Origin이 성공하고 다음 단계를 수행하면 승무원을 100,000km 궤도로 보내는 것은 LEO에 대한 구식 ULA 발사와 비용이 비슷합니다. 그리고 웹에 1000kg을 추가하면 이온 엔진을 사용하여 서비스를 위해 동일한 100,000km 궤도로 돌아갈 수 있습니다. 발사 비용의 BFR 스타일 감소는 우주 기반 천문학의 변곡점입니다.
Mark Olson

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@MarkOlson-맞습니다. SpaceX 가격 은 선택한 차량에 따라 화성에 4,020 또는 16,800 킬로그램을 보내기 위해 U $ 62M 또는 U $ 90M입니다. 사람이나 로봇을 궤도 또는 L2로 랑데부로 보내는 데 10 배의 비용이 드는 경우 비용의 10 %에 불과합니다. 자동차 비용이 $ 30K 인 경우 수리 비용으로 $ 3K를 지불 하거나 스크랩 야드로 가져가는 경우 도움을 줄 수는 없지만 공정한 수의 사람들이 수리 비용을 지불 할 것이라고 생각합니다. .
Rob

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@ Mark Olson : 망원경을 주차 한 곳으로 승무원을 보내야하는 이유는 무엇입니까? (당신은 또한 그들과 함께 생명 유지 시스템을 보내고 여행 시간을 지불해야하기 때문에 ...) 로봇 잡아 당김을 LEO로 가져 와서 서비스하고 다시 가져옵니다. 통신 위성 & c에 동일한 예인선을 사용할 수 있습니다.
jamesqf

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달을 짓는 것에 대한 당신의 소문에 대한 답변 : 이것은 우주 기반의 범위와 동일한 발사 비용과 제한을받으며, 착륙과 중력 처짐을 다루어야합니다. 따라서 가장 먼저 필요한 것은 현지 원자재로 모든 구성 요소를 제조 할 수있는 작동하는 달 기반입니다. 일단 배치되면 (여기에 큰 웃음을 삽입하십시오) 정렬 및 중력 처짐 오프셋에 대해 적응 형 광학 장치 (JWebb와 같은 다중 요소 범위와 마찬가지로)가 여전히 필요하지만 정적이기 때문에 고주파가 필요하지 않습니다. 대기 수차를 처리하기 위해 지구에 필요한 응답. Terran light가 모든 것을 파울 수 없도록 "dark side"에 빌드하고 싶을 것입니다.


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좋은 대답입니다. 또한, 달은 먼지가 많기 때문에 거울을 청소하고 먼지가 섬세한 메커니즘을 손상시키지 않기를 원하기 때문에 비용이 추가됩니다.
Mark Olson

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가장 인기있는 제안 된 위치는 남극 근처의 분화구로, 태양과 지구에서 영구 그림자가 있지만 전력을 위해 거의 영구적 인 빛에서 근처 봉우리가 있습니다. 나는 달의 망원경이 조종성이 매우 제한적일 것이라는 제안을 보았고, 기본적으로 남극 근처의 작은 지역에서 매우 깊게 보이도록 설계되었습니다.
Steve Linton

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"5 톤의 혜성 입자가 24 시간마다 달 표면에 부딪칩니다. 달 위로 달 먼지를 방출합니다." 망원경을 치는 사람들 중 하나의 가능성은 말할 것도 없습니다. 지금도 여전히 공상 과학의 영역에 있습니다. en.wikipedia.org/wiki/Moon#Dust
GlenPeterson

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@GlenPeterson 문제 없음 : 큰 진공 청소기를 건설하십시오 :-) :-)
Carl Witthoft

그것은 비현실적이다, 파라 날에 무슨 일이 일어 나는지 "거대한 거울이 ... 대기에 노출되어 매일 밤"... "그들은 점차적으로 축적 자신의 반사율을 감소 먼지 ..., 그들을 덜 효과적 만들기 ... 그래서 : 그들이 망원경에서 정기적으로 제거하고, 산을 내려 가서 다시 코팅 시설로 옮기고 , 얇고 반사성이 높은 새로운 알루미늄 층 으로 청소하고 마지막으로 다시 코팅 했습니다. 거울 청소 과정은 8 일이 걸립니다 ... ". 글렌이 지적했듯이 달에는 먼지가 많이 있습니다.
Rob

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달의 망원경에 응답하십시오. 달 표면에있는 것은 어떤 행성 / 달로부터 멀리 떨어진 공간에서 자유롭게 떠 다니는 것과 비교할 때 문제를 일으 킵니다. 중력은 거울 / 역학을 왜곡하고 무게를 지탱하기 위해 추가 엔지니어링이 필요하며 반 하늘은 언제든지 달에 의해 차단됩니다.

달의 반대편은 저주파 무선 관측을 수행하기에 가장 좋은 장소입니다. 달은 지구의 모든 배출물을 차단합니다.

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