Estoy investigando una escena para una novela de ciencia ficción en la que los protagonistas del futuro cercano observan la Tierra a través de un telescopio montado en una estación en la órbita de Marte. Mi objetivo es comprender cuántos detalles pueden discernir razonablemente.
El telescopio Hubble es probablemente una comparación razonable para mis propósitos. Encontré imágenes que Hubble tomó de Marte durante un acercamiento, pero no sé si representan la mejor resolución posible o simplemente la resolución que se seleccionó o estaba disponible en ese momento, o de hecho, si todo el planeta fue fotografiado a un nivel más alto resolución que la foto publicada en los medios de comunicación populares.
¿Puede un telescopio similar al Hubble observar detalles significativamente mayores que los que se muestran en el siguiente artículo? Si es así, ¿qué podría resolverse razonablemente? ¿Grandes ciudades? Edificios individuales?
Desde el Hubble de Vox.com se pueden ver galaxias imposiblemente lejos. Esto es lo que sucede cuando mira a Marte y Saturno.
arriba: recortada de la fuente NASA, ESA y STScI
arriba: recortada de la fuente NASA / Hubble
Respuestas:
Olvídate de la ampliación. Las personas que conocen los telescopios no piensan en términos de aumento. Lo que importa es la resolución angular, o el poder de resolución: el tamaño angular de los detalles más pequeños que se pueden ver en un instrumento.
Regla general: el poder de resolución de un telescopio con un diámetro de 10 cm es de 1 segundo de arco cuando se usa luz visible. Los números son inversamente proporcionales. Un telescopio de 20 cm resuelve detalles de 0.5 segundos de arco de tamaño. Un telescopio de 1 metro resuelve 0.1 segundos de arco.
El Hubble tiene una apertura (diámetro) de 2,4 m, por lo que su poder de resolución es de 0,04 segundos de arco.
La distancia mínima entre la Tierra y Marte es de unos 55 millones de km y solo ocurre muy raramente. La distancia máxima es de 400 mil km. La distancia "promedio" es 225 mil km (pero la distancia real varía todo el tiempo).
Apliquemos la tangente de 0.04 segundos de arco a 55 mil km:
https://www.wolframalpha.com/input/?i=tan(0.04+arcseconds)+*+55000000
Son 10 km. Solo sería capaz de ver las principales características geográficas.
Para ver edificios (hasta la escala de 10 m), necesitaría un aumento de 1000x en la resolución. Eso significa una apertura de 2.4 km. Ninguno de los diseños clásicos de telescopios puede proporcionar eso. Tendría que ser algún tipo de diseño interferométrico: un campo grande y plano donde varios espejos se colocan a varios kilómetros de distancia y se acoplan ópticamente para funcionar como un solo espejo enorme (bueno, más o menos, esto es más una explicación intuitiva).
Sería similar al interferómetro óptico de precisión naval cerca de Flagstaff, Arizona.
Algunas de las partes anchas y planas de Valles Marineris podrían proporcionar una buena ubicación para el interferómetro. Acidalia Planitia proporcionaría aún más espacio para construir interferómetros enormes, y debería ser un buen lugar para construir estructuras en general, de plano a más allá del horizonte; es el lugar donde gran parte del libro / película The Martian establece su historia. Pero cualquier campo grande y razonablemente plano funcionaría.
Todo lo anterior supone la distancia de aproximación más cercana entre la Tierra y Marte. En la práctica, la distancia es mayor que eso, por lo que la apertura debe aumentar. Está contemplando un interferómetro con una base de docenas de km si desea distinguir estructuras como edificios.
Posiblemente, el interferómetro podría construirse en órbita, pero debe asegurarse de que la distancia entre los espejos se mantenga con una precisión extraordinaria. En la superficie planetaria, el suelo proporciona la rigidez requerida. En el espacio tendrías que ... No sé, usar magia espacial.
fuente
fuente