ฮับเบิลเห็นรายละเอียดอะไรบนดาวอังคาร

ฉันกำลังค้นคว้าฉากสำหรับนวนิยายแนวไซไฟซึ่งผู้ให้ความช่วยเหลือในอนาคตจะสังเกตการณ์โลกผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่ติดสถานีในวงโคจรดาวอังคาร เป้าหมายของฉันคือการเข้าใจว่าพวกเขาสามารถมองเห็นรายละเอียดได้มากน้อยเพียงใด

กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลน่าจะเป็นการเปรียบเทียบที่สมเหตุสมผลสำหรับจุดประสงค์ของฉัน ฉันพบภาพที่ฮับเบิลถ่ายจากดาวอังคารในระหว่างการเข้าใกล้ แต่ฉันไม่รู้ว่าภาพเหล่านั้นมีความละเอียดที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หรือเพียงแค่ความละเอียดที่เลือกหรือใช้งานได้ในเวลานั้นหรือแน่นอนถ้าทั้งดาวเคราะห์ถูกถ่ายภาพ ความละเอียดมากกว่าภาพถ่ายที่ตีพิมพ์ในสื่อยอดนิยม

กล้องโทรทรรศน์ที่คล้ายกับฮับเบิลสามารถสังเกตรายละเอียดมากกว่าที่แสดงในบทความด้านล่างได้หรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้นสิ่งที่อาจแก้ไขได้อย่างมีเหตุผล? เมืองใหญ่? อาคารส่วนบุคคล?

จากฮับเบิลของ Vox.com สามารถมองเห็นกาแลคซีได้ไกลอย่างไม่น่าเชื่อ นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมองไปที่ดาวอังคารและดาวเสาร์

ด้านบน:ครอบตัดจากแหล่งข้อมูล NASA, ESA และ STScI

ด้านบน:ครอบตัดจากแหล่งที่มาของนาซา / ฮับเบิล

ลืมเรื่องการขยาย คนที่รู้จักกล้องโทรทรรศน์ไม่ได้คิดในแง่ของการขยาย สิ่งสำคัญคือความละเอียดเชิงมุมหรือกำลังแก้ไข: ขนาดเชิงมุมของรายละเอียดที่เล็กที่สุดที่คุณสามารถเห็นได้ในเครื่องมือ

Rule of thumb: พลังการแก้ไขของกล้องโทรทรรศน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. คือ 1 อาร์ควินาทีเมื่อใช้แสงที่มองเห็น ตัวเลขมีสัดส่วนผกผัน กล้องโทรทรรศน์ขนาด 20 ซม. สามารถแก้ไขขนาด 0.5 arcsec ได้ กล้องโทรทรรศน์ขนาด 1 เมตรสามารถแก้ไขค่า 0.1 arcsec

ฮับเบิลมีค่ารูรับแสง (เส้นผ่านศูนย์กลาง) 2.4 ม. ดังนั้นกำลังแก้ไขของมันคือ 0.04 อาร์ค

ระยะทางต่ำสุดระหว่างโลกกับดาวอังคารอยู่ที่ประมาณ 55 ล้านกม. และมันเกิดขึ้นน้อยมาก ระยะทางสูงสุดคือ 400 ล้านกม. ระยะทาง "เฉลี่ย" คือ 225 ล้านกม. (แต่ระยะทางจริงจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา)

ลองใช้แทนเจนต์ของ 0.04 อาร์คเซคที่ 55 ไมล์กม.:

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

มันคือ 10 กม. มันจะสามารถดูคุณสมบัติทางภูมิศาสตร์ที่สำคัญเท่านั้น

หากต้องการดูอาคาร (ลงไปจนถึงระดับ 10 ม.) จะต้องมีความละเอียดเพิ่มขึ้น 1,000x นั่นหมายถึงรูรับแสง 2.4 กม. การออกแบบกล้องโทรทรรศน์คลาสสิกไม่สามารถให้สิ่งนั้นได้ มันจะต้องมีการออกแบบอินเตอร์เฟอโรเมทบางอย่างซึ่งเป็นทุ่งราบขนาดใหญ่ที่มีกระจกหลายบานอยู่ห่างออกไปหลายกิโลเมตรและประกอบเข้าด้วยกันเพื่อใช้เป็นกระจกเงาขนาดใหญ่เดียว

มันจะคล้ายกับNavy Precision Optical Interferometerใกล้กับ Flagstaff, Arizona

ชิ้นส่วนที่แบนและกว้างบางส่วนของ Valles Marineris อาจเป็นตำแหน่งที่ดีสำหรับเครื่องวัดความเร็ว Acidalia Planitia จะให้พื้นที่มากขึ้นสำหรับการสร้างอินเทอร์เฟอเรเตอร์ขนาดใหญ่และควรเป็นสถานที่ที่ดีในการสร้างโครงสร้างโดยทั่วไป - แบนไปจนเกินขอบเขต เป็นสถานที่ซึ่งหนังสือ / ภาพยนตร์ The Martian วางเรื่องราวของพวกเขา แต่สนามใหญ่ ๆ

จากทั้งหมดข้างต้นถือว่าระยะทางของการเข้าใกล้มากที่สุดระหว่างโลกและดาวอังคาร ในทางปฏิบัติระยะทางนั้นยิ่งใหญ่กว่านั้นดังนั้นรูรับแสงจึงต้องเพิ่มขึ้น คุณกำลังใคร่ครวญเครื่องวัดระยะทางพร้อมฐานระยะทางหลายสิบกิโลเมตรหากคุณต้องการแยกแยะโครงสร้างต่าง ๆ เช่นอาคาร

เป็นไปได้ว่า interferometer นั้นสามารถสร้างขึ้นในวงโคจรได้ แต่คุณต้องแน่ใจว่าระยะทางระหว่างกระจกถูกรักษาด้วยความแม่นยำเป็นพิเศษ บนพื้นผิวดาวเคราะห์พื้นให้ความแข็งแกร่งที่ต้องการ ในอวกาศคุณจะต้อง ... ฉันไม่เป็นไรใช้เวทย์มนตร์อวกาศ

$10^{-7}$อยู่ที่ประมาณ 54.6 ล้านกม. ดังนั้นความละเอียดน้อยที่สุดในทางทฤษฎีอยู่ระหว่าง 5 ถึง 6 กม. ดังนั้นเมืองใหญ่อาจมองเห็นได้หากมีความแตกต่างมากมาย เนื่องจากใกล้ผู้สังเกตการณ์บนดาวอังคารกำลังมองตรงไปที่ด้านกลางคืนของโลกเมืองที่มีแสงสว่างอาจจะมองเห็นได้ง่ายในทางกลับกันพวกเขาก็มองตรงไปที่ดวงอาทิตย์มากขึ้นหรือน้อยลงซึ่งอาจทำให้บางอย่าง ปัญหาที่เกิดขึ้น ยังคงมีบางครั้งเมื่อระยะทางเพียง 70 หรือ 80 ล้านกม. และมุมจากดวงอาทิตย์สามารถจัดการได้มากขึ้นดังนั้นความละเอียดของ UV 10km, 20 แสงที่มองเห็นได้น่าเชื่อถือ