Космические телескопы и платформы

Космические телескопы и платформы размещают астрономические приборы над атмосферой, избегая ее поглощения, излучения и размытия, но при этом сталкиваются с ограничениями, связанными с запуском, энергоснабжением, терморегулированием и дистанционным управлением.

Definition

Космический телескоп — это астрономическая обсерватория, размещенная на космической платформе, которая обеспечивает наведение, энергоснабжение, терморегулирование и связь, необходимые для работы приборов над атмосферой Земли.

Scope

Эта тема охватывает выбор орбит и местоположений, таких как низкая околоземная орбита и точки Лагранжа системы Солнце-Земля, системы космических аппаратов для энергоснабжения, наведения и терморегулирования, ограничения по массе и объему при запуске, которые обусловливают использование развертываемых и легких конструкций, обслуживание и эксплуатацию, а также компромиссы, которые делают космос предпочтительнее Земли для конкретных научных задач.

Core questions

• Какие преимущества дает размещение телескопа в космосе?
• Как выбираются орбиты и местоположения для космических обсерваторий?
• Какие системы космического аппарата должны поддерживать орбитальный телескоп?
• Как ограничения запуска влияют на конструкцию телескопа?

Key theories

Преимущества наблюдений из космоса

Над атмосферой телескоп достигает заблокированных длин волн, получает изображения, ограниченные дифракцией и свободные от атмосферных искажений, и наблюдает темное, стабильное небо, что мотивирует космические миссии, несмотря на их стоимость.

Выбор орбиты и станции

Низкая околоземная орбита облегчает запуск и обслуживание, в то время как точки Лагранжа системы Солнце-Земля предлагают стабильную тепловую среду и бесперебойный обзор, хорошо подходящий для инфракрасных и обзорных миссий.

Инженерные ограничения космических аппаратов

Ограниченная масса и объем при запуске обусловливают использование легкой оптики и развертываемых конструкций, в то время как точное наведение, термическая стабильность, энергоснабжение и надежная автономная работа являются крайне важными.

Clinical relevance

Космические телескопы, такие как «Хаббл», «Спитцер», «Кеплер», «Гайя» и космический телескоп «Джеймс Уэбб», принесли преобразующие результаты в астрофизике, от глубоких изображений и переписей экзопланет до точной астрометрии миллиарда звезд, что стало возможным только благодаря наблюдениям из космоса.

History

Спитцер выступал за создание орбитальной обсерватории в 1946 году, за десятилетия до того, как технологии позволили это. Ранние ультрафиолетовые и рентгеновские спутники привели к созданию великих обсерваторий, а миссии к точкам Лагранжа и специализированные обзорные космические аппараты с тех пор сделали космические телескопы центральными в астрономии.

Key figures

• Lyman Spitzer
• Nancy Grace Roman

Seminal works

• spitzer1990
• bely2003

Frequently asked questions

Почему космический телескоп «Джеймс Уэбб» находится в точке Лагранжа, а не на орбите Земли, как «Хаббл»?

Вторая точка Лагранжа системы Солнце-Земля позволяет телескопу удерживать Солнце, Землю и Луну на одной стороне за солнцезащитным экраном, обеспечивая стабильную, очень холодную среду, необходимую для инфракрасных наблюдений, и беспрепятственный обзор неба. Компромисс заключается в том, что он находится слишком далеко, чтобы его могли обслуживать астронавты.

Если космические телескопы так эффективны, зачем вообще строить наземные телескопы?

Космические телескопы чрезвычайно дороги, ограничены в размерах тем, что могут запустить ракеты, и их трудно или невозможно отремонтировать. Наземные телескопы могут быть намного больше и дешевле, их легко модернизировать, а адаптивная оптика теперь позволяет им конкурировать с космическим разрешением на многих длинах волн, поэтому эти два типа телескопов дополняют друг друга.