Estou pesquisando uma cena para um romance de ficção científica em que os protagonistas do futuro próximo observam a Terra através de um telescópio montado em uma estação na órbita de Marte. Meu objetivo é entender quantos detalhes eles razoavelmente poderiam discernir.
O telescópio Hubble é provavelmente uma comparação razoável para meus propósitos. Encontrei imagens que o Hubble tirou de Marte durante uma abordagem mais próxima, mas não sei se elas representam a melhor resolução possível ou simplesmente a resolução que foi selecionada ou disponível no momento, ou se o planeta inteiro foi fotografado em uma imagem mais alta. resolução do que a foto publicada em meios de comunicação populares.
Um telescópio semelhante ao Hubble pode observar detalhes significativamente maiores do que os mostrados no artigo abaixo? Se sim, o que poderia ser razoavelmente resolvido? Cidades grandes? Edifícios individuais?
No Hubble da Vox.com, você pode ver galáxias impossivelmente distantes. Aqui está o que acontece quando olha para Marte e Saturno.
acima: Cortado da fonte NASA, ESA e STScI
acima: Cortada da fonte NASA / Hubble
Respostas:
Esqueça a ampliação. Pessoas que conhecem telescópios não pensam em termos de ampliação. O que importa é a resolução angular ou o poder de resolução: o tamanho angular dos menores detalhes que você pode ver em um instrumento.
Regra geral: o poder de resolução de um telescópio com um diâmetro de 10 cm é de 1 segundo de arco ao usar luz visível. Os números são inversamente proporcionais. Um telescópio de 20 cm resolve os detalhes com 0,5 arcseg de tamanho. Um telescópio de 1 metro resolve 0,1 arcseg.
O Hubble tem uma abertura (diâmetro) de 2,4 m, portanto, seu poder de resolução é de 0,04 arcoseg.
A distância mínima entre a Terra e Marte é de cerca de 55 milhões de km e isso acontece muito raramente. A distância máxima é de 400 mil km. A distância "média" é de 225 mil km (mas a distância real varia o tempo todo).
Vamos aplicar a tangente de 0,04 arcsec a 55 mil km:
https://www.wolframalpha.com/input/?i=tan(0.04+arcseconds)+*+55000000
São 10 km. Só seria capaz de ver as principais características geográficas.
Para ver edifícios (até a escala de 10 m), seria necessário um aumento de 1000x na resolução. Isso significa uma abertura de 2,4 km. Nenhum dos designs clássicos de telescópios pode fornecer isso. Teria que ser algum tipo de design interferométrico - um campo grande e plano, onde vários espelhos são colocados a vários quilômetros de distância e são acoplados opticamente para funcionar como um único espelho enorme (bem, mais ou menos - isso é mais uma explicação intuitiva).
Seria semelhante ao interferômetro óptico de precisão da Marinha perto de Flagstaff, Arizona.
Algumas das partes largas e planas de Valles Marineris podem fornecer uma boa localização para o interferômetro. A Acidalia Planitia proporcionaria ainda mais espaço para a construção de grandes interferômetros e deveria ser um bom lugar para construir estruturas em geral - planas para além do horizonte; é o lugar onde grande parte do livro / filme The Marciano conta sua história. Mas qualquer campo grande e razoavelmente plano funcionaria.
Todos os itens acima pressupõem a distância da aproximação mais próxima entre a Terra e Marte. Na prática, a distância é maior que isso, portanto a abertura deve aumentar. Você está contemplando um interferômetro com uma base de dezenas de quilômetros, se quiser distinguir estruturas como edifícios.
É possível que o interferômetro possa ser construído em órbita, mas você deve garantir que a distância entre os espelhos seja mantida com uma precisão extraordinária. Na superfície planetária, o solo fornece a rigidez necessária. No espaço você teria que ... Não sei, use magia espacial.
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