Применение гравитационной линзы Солнца для наблюдения экзопланет

[gans2]

Уговорили. Потащим коронограф.

[Проходящий Кот]

А нужен ли он?
http://robert-ibatullin.narod.ru/utilities/gravlens.html

[Gleb1964]

Как обычно, лаконичный вопрос, так, что остается гадать, вопрос о том, нужен ли коронограф или полет в "фокальную линию".



Вернемся еще раз к особенности работы гравитационной линзы. Малая область объекта, расположенного за центром Солнца на оси, растягивается в кольцо. Для этой малой области действует большое увеличение телесного угла (и, соответственно, потока света). Прилегающие области объекта растягиваются в дуги, прилегающие к кольцу, для этих областей увеличение не такое большое. Чем больше область объекта принимается к рассмотрению, тем меньше среднее по этой области увеличение (выигрыш потока). Если объект имеет большие размеры, десятки угловых секунд, среднее увеличение стремиться к единице, т.е. выигрыш пропадает.
Поэтому нужно чтобы, либо сам наблюдаемый объект имел ограниченные угловые размеры, либо применять коронограф для вырезания области кольца, которое дает высокий выигрыш.
При этом возникает интересный парадокс - суммарное разрешение телескоп+гравитационная линза не превышает разрешения самого телескопа, потому, что суммарное разрешение ограничено возможностью выделения кольца с большим усилением. То есть, гравитационная линза не позволяет выиграть разрешение!
Гравитационная линза позволяет получить выигрыш по потоку света, и этот выигрыш зависит от разрешения телескопа-коронографа, т.е. зависит от размеров его апертуры и длины волны света.

[Maki]

Гравитационная линза позволяет получить выигрыш по потоку света, и этот выигрыш зависит от разрешения телескопа-коронографа, т.е. зависит от размеров его апертуры и длины волны света.

Весьма интересно!
А если коронографов два, и работают они как интерферометр?

[Gleb1964]

Если когерентно свести свет от двух или более апертур, их можно объединить в интерферометр. "Свести когерентно" означает, что длины задержек между каналами не должны превышать длины когерентности света, иначе интерференции не будет. Это требование немедленно ограничивает спектральный диапазон и поле зрения интерферометра. Ограничение поля зрения до крохотных величин, в доли секунды, приведет к невозможности отображения кольца вокруг Солнца - оно размером порядка 3 угловых секунд. Я уж не говорю о том, что интерферометры не создают изображения, они формируют интерферограммы, которые потом, после хитрой обработки, можно неоднозначно интерпретировать как изображение, с подбором фактора правдоподобности.

[Maki]

Спасибо.
Можно ли, говоря простым языком, сказать, что гравитационная линза имеет колоссальной величины апертуру, собирающую излучение от крайне удалённых, и совершенно недостижимых для земного наблюдателя источников, но по качеству изображения это чисто "дипскайный" а не "планетный" инструмент, в виду невозможности получить детальную картинку?

[Gleb1964]

Вот так объясняешь, как устроен "трактор", все, говорят, понятно, только вот с какой стороны лошадь запрягать?   
Все наоборот - лучше наблюдать компактные объекты.
Чем меньше угловой размер линзируемого объекта, тем лучше реализуется гравитационная линза, тем больше увеличение телесного угла объекта и выигрыш потока. Для очень протяженных объектов усиление падает до единицы, выигрыш пропадает и использование гравитационной линзы становится бессмысленным.
Применение коронографа, выделяющего узкое кольцо гравитационной линзы, тем самым сводит к выделению из протяженного источника малой области наблюдения, что позволяет реализовать выигрыш от гравитационной линзы.
Кроме того, не забывайте, что изображение объекта формируется из точечных наблюдений - каждая позиция телескопа дает одну точку изображения. Чтобы собрать изображение, телескоп должен сканировать пространство изображения, смещаясь в разные стороны, собирая точку за точкой. Это делает более затруднительным построение изображения протяженного источника по сравнению с компактным.   

[Maki]

Вот так объясняешь, как устроен "трактор", все, говорят, понятно, только вот с какой стороны лошадь запрягать?   
Все наоборот - лучше наблюдать компактные объекты.

Давайте, всё-таки, исходить из презумпции вменяемости собеседника...
Сочетание выражений "крайне удалённых" и "земного наблюдателя" на мой дилетантский взгляд и означает компактность объекта.
Но согласен с тем, что вопрос задан в крайне упрощённой форме, что я сам и подчеркнул:

говоря простым языком

Попробую переформулировать вопрос:
Для изучения каких объектов будет хороша солнечная гравитационная линза?
Верно ли я вас понял, что из объектов СС она могла бы показать нечто в облаке Оорта, планетные системы у ближайших звёзд (без каких-либо деталей), самые удалённые галактики с некими подробностями, и их скопления "на краю Вселенной"?
Ну или ещё проще - для чего мог бы быть полезен такой телескоп астрономической науке?

P.S.
А что скажете про такой принцип линзирования?

[Gleb1964]

Для изучения каких объектов будет хороша солнечная гравитационная линза?
Верно ли я вас понял, что из объектов СС она могла бы показать нечто в облаке Оорта, разглядеть планетные системы у ближайших звёзд (без каких-либо деталей), и самые удалённые галактики с некими подробностями?
Ну или ещё проще - для чего мог бы быть полезен такой телескоп астрономической науке?

Солнечная гравитационная линза бесполезна на практике, потому, что на линии наблюдения объекта вносится сильнейший источник помех в виде яркого Солнца. Поэтому все рассуждения имеют чисто теоретический характер. Практическую пользу приносят наблюдения случаев микролинзирования через удаленные объекты и линзирование на галактиках, но не через Солнце.
Еще - гравитационная линза это не обзорный поисковый инструмент, у нее поле ноль. Это тема как раз об одиночной миссии - телескоп, запущенный на "гравитационную фокальную линию" Солнца сможет наблюдать один заранее выбранный объект, местонахождение которого должно быть известно с экстроординарной точностью. Если положение объекта или его существование заранее не известно, то и говорить о миссии не приходится. Облако Оорта - это слишком неопределенный "объект", если заранее неизвестен какой то конретный объект, координаты которого известны с высокой точностью. Еще, объекты облака Оорта находится слишком близко и слишком слабы, чтобы смотреть на них против Солнца. И планетные системы и галактики тоже не получиться разглядывать через Солнце. Но говорить и создавать об этом темы на форумах - это сколько угодно, "бумага" все стерпит.

[Maki]

Солнечная гравитационная линза бесполезна на практике, потому, что на линии наблюдения объекта вносится сильнейший источник помех в виде яркого Солнца. Поэтому все рассуждения имеют чисто теоретический характер.

Благодарю за доброжелательные и исчерпывающие разъяснения.

Но говорить и создавать об этом темы на форумах - это сколько угодно, "бумага" все стерпит.

Интернет полон псевдонаучной писанины, и обычному любителю астрономии разобраться в ней очень непросто. Так что подобные темы регулярно будут возникать. Надеюсь, у вас хватит терпения отвечать в них.
Хорошего вам дня!

[gans2]

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/Direct_Multipixel_Imaging_and_Spectroscopy_of_an_Exoplanet/

В рамках программы II-го этапа NIAC мы подтвердили, что полет в область сильных помех SGL (за пределами 547,6 а.е.) с телескопом метрового класса с солнечным коронографом будет непосредственно отображать обитаемую земную экзопланету в нашей звездной окрестности. Для экзо-Земли при 30 пк телескоп мог измерять яркость кольца Эйнштейна, образованного светом экзопланеты вокруг Солнца. Даже в присутствии солнечной короны ОСШ достаточно высока, чтобы за 6 месяцев интегрирования можно было восстановить изображение экзопланеты с разрешением поверхности ~ 25 км, достаточным для того, чтобы увидеть особенности поверхности и признаки обитаемости.

[voiserg]

Предупреждение: в данной теме не было сообщений более 120 дней.
Если не уверены, что хотите ответить, то лучше создайте новую тему.

Вышло наоборот.
Я в этом разделе редко бываю, поэтому не знал про эту тему, и создал тему о Солнечно-Гравитационном Телескопе на Горизонтах
https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=196515.0

Не знаю, чем там дело закончится, поэтому доложусь и здесь.
Бегло просмотрев эту тему, как-то не нашел должного внимания следующему:
независимо от того, хорошая линза из Солнца или плохая - для того чтобы следить за экзопланетой, движущейся по орбите, КА СГТ должен будет лететь по сложной спиральной траектории поперечником более 10000 км.
Каким двигателем это обеспечить и где взять для этого необходимую энергию ?
Большая часть умственных усилий сосредоточена на том, как туда побыстрее долететь.
Но важнее вопрос как ТАМ летать ?

Я уж не говорю про точность координации на такой спирали - порядка 1 м чтобы точно знать положение "считывающего пикселя"- малого телескопа.
Там ведь спутники GPS не навешаешь.
Можно представить, что рой таких "летящих пикселей" будет сам себя координировать, и даже потренироваться на квадрокоптерах - но одно дело рой дронов на Земле, и другое - в космосе за 600 а.е. от Земли.

Конечно, можно не напрягаться в анализе и критике, а пустить дело на самотек и посмотреть, что выйдет (если доживем).
В конце концов, чего мы здесь должны заботиться о рациональном использовании денег американских налогоплательщиков ?
Или можно вообще предположить, что Турышев "наш товарищ" в NASA-JPL и выполняет соответствующие директивы Геннадия Хазанова по подрыву экономики США.
Пусть себе выполняет...

Но мне последнее время не дают покоя мысли про аномалию Пионеров, у истоков которой стоял сам Турышев с его нынешним соавтором Victor Toth, и из которой выросло их увлечение полетами в сверхдальний космос .
Сдается мне, в аномалии Пионеров уже сейчас есть открытие, которое до поры замаскировано "дисбалансом направленности теплового излучения".

[gans2]

лететь по сложной спиральной траектории поперечником более 10000 км.

рой-матрица датчиков

[voiserg]

Цитата: voiserg от Вчера в 22:37:23

    лететь по сложной спиральной траектории поперечником более 10000 км.

рой-матрица датчиков

Так и я о том же написал:

Можно представить, что рой таких "летящих пикселей" будет сам себя координировать,

Я рад, что Вы со мной согласились.
Но "координировать" здесь означает - давать нужную информацию для позиционирования с точностью порядка 1 м.
А вот какими средствами каждая "пчела из роя" ВЫПОЛНИТ это позиционирование на сложной спиральной траектории ?

Каким двигателем это обеспечить и где взять для этого необходимую энергию ?

Это все еще не понятно.
Сдается мне что из этого роя не получится ...

[Rattus]

А вот какими средствами каждая "пчела из роя" ВЫПОЛНИТ это позиционирование на сложной спиральной траектории ?

Например такими как тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_Antenna#%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

[gans2]

Сдается мне что из этого роя не получится

Опровергатели гравитационных линз- это отдельный подвид опровергателей...

[voiserg]

А вот какими средствами каждая "пчела из роя" ВЫПОЛНИТ это позиционирование на сложной спиральной траектории ?

Например такими как тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_Antenna#%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

Читаю по ссылке

Предполагается применение созвездия из трёх одинаковых юнитов (аппаратов, S/C), каждый из которых будет располагаться одной из вершин равностороннего треугольника со стороной в 2,5 миллиона километров. В силу возмущений приливными силами со стороны небесных тел Солнечной системы, треугольник созвездия будет «разбалтываться» с амплитудой порядка 50000 км. Но несмотря на эти возмущения, ожидается измерение относительных сдвигов юнитов с пикометровой точностью (само абсолютное значение расстояний будет измеряться с точностью порядка 10см).

СОздалось впечатление, что Вы попутали (случайно или преднамеренно) "разбалтывание" КА, находящихся ВНУТРИ солнечной системы, с движением КА, находящихся в 600 а.е. и более  от Солнца.
Для них вся СС умещается в секторе 60/600=0.1 радиан=5.6* и "разболтать" что-то существенно не может.
Я уж не говорю о том, что "разбалтывание" должно быть чудесным образом именно таким, чтобы обеспечивалась именно та спираль, которая нужна для наблюдения экзопланеты.

Одно дело - учитывать возмущения при обработке информации, которая поступает и при возмущенном движении
Другое дело - обеспечить возмущения именно такими, чтобы КА летели по нужной спирали - иначе нужная информация вообще не будет поступать.

[voiserg]

Сдается мне что из этого роя не получится

Опровергатели гравитационных линз- это отдельный подвид опровергателей...

Вы всех тут так перевираете ?
Я против гравитационной линзы тут еще ни слова не написал .
Тут  и без меня Gleb1964 высказывал весьма обоснованные сомнения (его квалификация в оптике гораздо выше моей).
Я же написал про вполне конкретную "механическую" проблему , а не вроде того что
"мне лишь бы гавкнуть, а вы попробуйте отгавкаться".

Из имеющейся информации я понял так, что авторы не собираются двигать КА по спиральной траектории, постоянно наблюдая за экзопланетой.
Авторы собираются запустить несколько КА, летящих поступательно параллельно осевой линии, на которой формируется изображение звезды, на таком расстоянии от этой оси, которое соответствует изображению орбитально движущейся экзопланеты (расстояние от оси порядка 10000 км).
Тогда один КА принимает нужную информацию  только один раз за период обращения экзопланеты (один раз в экзо-год), заполняя информацией одну строку в "матрице".
При наличии 10 КА для того, чтобы хотя бы один раз заполнить все строчки в "матрице" размером  1000х???, нужно время 100 эзо-лет.
Активное время работы (фотосьемки) - меньше минуты за весь эзо-год, но поддерживать работу всего "фотоаппарата" нужно все 100 экзо-лет.
Перспективным я это не назову.

[sharp]

КА СГТ должен будет лететь по сложной спиральной траектории поперечником более 10000 км.

Можно более подробно, как получена эта величина 10000 км?

[voiserg]

Чтобы не заниматься копипастингом, дам ссылку на мой пост
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,196515.msg5476988.html#msg5476988
там есть подробности.
Здесь же могу сослаться на "правило рычага".
Расстояние от Солнца до звезды 30 парсек (30*200000=6000000 а.е.) а от Солнца до КА 600 а.е.
пропорция 10000:1
в такой же пропорции уменьшается и радиус орбиты экзопланеты (берем радиус 1 а.е=150000000 км) "проецирующейся" Солнцем на "фокальный цилиндр" радиусом 15000 км (если орбита круговая и расположена перпендикулярно лучу зрения)
По стенкам этого цилиндра и должен лететь КА, чтобы все время следить за планетой.

В такой же пропорции уменьшается и диаметр самой планеты, дающий толщину стенки ее "орбитально-фокального цилиндра"
при диаметре планеты 10000 км получается толщина стенки 1 км - это будет порядок малых отклонений КА при движении по большой спирали - для того чтобы отсканировать всю поверхность планеты.

А что, разве за 5 лет обсуждения в теме об этом еще никто не писал ?