Дальний космический телескоп для сверхточного расчёта орбит космических тел

[Алексей В.]

Всем доброго времени суток!
На сколько я знаю, при наблюдении в телескоп к примеру за астероидом можно определить точно только лишь направление на этот астероид (широту и долготу его на небе), но не расстояние до него. Для этого нужно наблюдать этот объект с двух удалённых друг от друга точек и по параллаксу можно определить расстояние до объекта наблюдения. Но сейчас наиболее удалённые от Земли телескопы , на сколько мне известно, расположены в точке L2 в 1,5 млн. км.
Уже после запуска миссии Новые Горизонты в 2006 году обнаружилось, что астрономы не могут с достаточной точностью рассчитать орбиту Плутона на момент сближения с космическим аппаратом в 2015 и из-за этого вся миссия может окончиться неудачей. И только благодаря тому, что Клайд Томбо многие годы делал астрофотографии Плутона, удалось по ним рассчитать положение Плутона в 2015 с нужной точностью.
Далее - 9-я планета. Возможность её существования определили по отклонениям в орбитальном движении планет, но неизвестно, может это просто погрешности измерений. При существующей сейчас точности расчёта орбит сказать более точно где могла бы находиться 9-я планета не получается, зона её возможного существования слишком широкая для поисков телескопами.

Т.е. нужно знать орбиты более точно, а для этого нужно с бОльшей точностью измерять расстояние до объектов наблюдения. Вывод напрашивается сам собой: нужен специализированный космический телескоп, который будет находиться гораздо дальше, чем 1,5 млн. км от Земли.
Предположим, что этот телескоп обращается на той же орбите, что и Земля вокруг Солнца, но на 1/4 оборота впереди неё, т.е. на 90 градусов. Тогда расстояние между Землёй и этим телескопом будет 211,5 млн. км. Такой огромный параллакс позволит с нужной точностью измерять расстояние как до астероидов между Марсом и Юпитером, так и до объектов пояса Койпера.

Как будут проходить эти измерения? Допустим, у нас есть система координат XY. В ней Земля имеет координаты по х = 0, по у = 1 а.е. Телескоп х = 1 а.е., у = 0. Астероид  х = 0,  у = 3 а.е. (не достаточно точные пока что).
Скажем, ровно в полночь (0:00:00) отражённый свет от астероида направился к Земле и телескопу. 1 а.е. свет проходит ровно за 499 секунд. Т.е. к Земле этот свет придёт в 0:16:38, к телескопу в 0:26:18. Если мы зафиксируем пришедший свет именно в данные моменты времени, то получим точное представление о положении астероида на момент времени 0:00:00 с двух точек наблюдения.

Конечно, управление телескопом с расстояния в 1,41 а.е. будет несколько затруднительным. Ведь задержка сигнала только в одном направлении будет 11 минут и 45 секунд, а в двух уже 23,5 минуты. Но всё это уже давно проходили со множеством космических аппаратов. Потребуется достаточно мощная система связи для передачи астрофотографий на такое расстояние, но у нас для питания этой системы будет полно солнечной энергии.

Как вам такая идея? Может уже что-то подобное уже высказывалось на форуме или где-то ещё?

[boch]

Нуль-пункт как определить?

[Андрей Астрофизический]

Как будут проходить эти измерения? Допустим, у нас есть система координат XY

Почитайте про параллакс, как его измеряют и зачем...

Вывод напрашивается сам собой: нужен специализированный космический телескоп, который будет находиться гораздо дальше, чем 1,5 млн. км от Земли.

Эту идею тут только ленивый еще не высказывал.

[Игорь_ЕД]

Уже после запуска миссии Новые Горизонты в 2006 году обнаружилось, что астрономы не могут с достаточной точностью рассчитать орбиту Плутона на момент сближения с космическим аппаратом в 2015 и из-за этого вся миссия может окончиться неудачей. И только благодаря тому, что Клайд Томбо многие годы делал астрофотографии Плутона, удалось по ним рассчитать положение Плутона в 2015 с нужной точностью.

Значит, если есть запас времени, то второй внеземный телескоп не нужен. Думаю, что обычно этот запас есть. Однако, не исключено, что бывают ситуации, когда такого запаса нет. (Как, например, в фильме "5-й элемент").

[Алексей В.]

Нуль-пункт как определить?

что определить?

Почитайте про параллакс, как его измеряют и зачем...

его измеряют как раз для определения расстояния до объекта наблюдения по "изменению видимого положения объекта относительно удаленного фона в зависимости от положения наблюдателя" и чем больше расстояние между положениями наблюдателя, тем больше это "изменение видимого положения объекта относительно удаленного фона" и выше точность измерения расстояния.
Систему же координат XY я тут привёл для того, чтобы показать, что наблюдения за астероидами должны происходить не в один момент времени на Земле и удалённом телескопе, а в точно определённые моменты времени отдельно для Земли, и отдельно для телескопа, чтобы зафиксировать нахождение астероида в какой-то одной определённой точке пространства с 2-х направлений. Если сделать это одновременно, то из-за разных расстояний от астероида до точек наблюдения мы зафиксируем нахождение астероида с Земли в одной точке пространства, а с телескопа уже в другой.

Вывод напрашивается сам собой: нужен специализированный космический телескоп, который будет находиться гораздо дальше, чем 1,5 млн. км от Земли.
Эту идею тут только ленивый еще не высказывал.

иии? чем всё закончилось? почему подобных телескопов до сих пор не сделано в таком случае, если идея по-вашему настолько очевидна?

Значит, если есть запас времени, то второй внеземный телескоп не нужен. Думаю, что обычно этот запас есть. Однако, не исключено, что бывают ситуации, когда такого запаса нет. (Как, например, в фильме "5-й элемент").

при чём тут запас времени? Фотографии Плутона ,на сколько я знаю, Томбо делал с самого момента его открытия в 1930. И вот как раз такого запаса ретро астрофотографий в следующий раз скорее всего уже не будет. К тому же высокая точность измерений расстояния позволит как раз гораздо быстрее и точнее высчитывать орбиты объектов.

[Alexandr911]

А зачем телескоп оптический интерферометр? гамма много точнее. А вообще теорию надо подтягивать раз уж промахи пошли.

[Алексей В.]

А зачем телескоп оптический интерферометр? гамма много точнее. А вообще теорию надо подтягивать раз уж промахи пошли.

при чём тут вообще интерферометр? мы же тут просто меряем параллакс для измерения расстояния до объекта наблюдения

[Майоров Виктор]

Вывод напрашивается сам собой: нужен специализированный космический телескоп, который будет находиться гораздо дальше, чем 1,5 млн. км от Земли.
Эту идею тут только ленивый еще не высказывал.

иии? чем всё закончилось? почему подобных телескопов до сих пор не сделано в таком случае, если идея по-вашему настолько очевидна?

Приведите пример хоть одной миссии в дальний космос, которая завершилась неудачно из-за проблемы с навигацией.
Я таких не знаю. И Новые Горизонты и другие  успешно проведены. Все долетели куда нужно. Так что острой необходимости нет.
А цена такого телескопа соизмерима с ценой любой другой межпланетной станции.

[Алексей В.]

Приведите пример хоть одной миссии в дальний космос, которая завершилась неудачно из-за проблемы с навигацией.
Я таких не знаю. И Новые Горизонты и другие  успешно проведены. Все долетели куда нужно. Так что острой необходимости нет.

нет, у новых горизонтов как раз была очень серьёзная проблема из-за того, что погрешность определения положения Плутона в момент сближения была сначала неприемлемо велика. Пришлось обратиться к ретроархивам фотографий, только тогда смогли определить его положение с нужной точностью.
К тому же я уже сказал, что такие сверхточные измерения бы помогли к примеру найти 9-ю планету(значительно сузить область поисков) и кроме этого, я думаю, ещё много бы ещё где пригодилось.

[Алексей В.]

А цена такого телескопа соизмерима с ценой любой другой межпланетной станции.

зато и пользы было бы немало

[Андрей Астрофизический]

почему подобных телескопов до сих пор не сделано в таком случае, если идея по-вашему настолько очевидна?

Потому что количество очевидно-полезных в космонавтике идей, сильно превышает число металлических изделий, изготовленных и запущенных. Очень сильно.
К примеру, очевидной могла бы быть идея, держать АМС-перехватчик, для встречи межзвездных гостей наподобие кометы Борисова или "Муму". Идея очевидна. И... где она в хотя бы проекте?)
Телескоп такой нужен для измерения параллаксов звезд, в первую очередь. Но т.к. Gaya появилась сравнительно недавно, следующий инструмент сделанный для того же, но лучше, можно ждать не скоро...

[Алексей В.]

очевидной могла бы быть идея, держать АМС-перехватчик, для встречи межзвездных гостей наподобие кометы Борисова или "Муму"

технология, во-первых, слишком новая и необкатанная(если она вообще есть), во-вторых, слишком дорогая, в-третьих, вероятность столкновения с этими межзвёздными странниками слишком мала, чтобы вообще по этому поводу заморачиваться

Телескоп такой нужен для измерения параллаксов звезд, в первую очередь.

вряд ли в первую, т.к. для этих целей вполне хватает околоземного телескопа, т.к. Земля вращается вокруг Солнца, а значит и относительно звёзд. Для того, чтобы получить решительное преимущество нужно вынести телескоп скажем на орбиту Сатурна или ещё куда-то дальше.
Звёзды движутся по относительно вполне прямолинейным траекториям, так что такое измерение вполне получается удовлетворительным. К тому же точность измерения расстояния по параллаксу до звёзд слишком мала(относительно).
В случае же астероидов и планет всё совсем по другому - они движутся по вполне заметно искривляющимся траекториям, а точность измерения расстояния до них будет несравнимо больше, чем до звёзд.
Так что, по-моему, какого-то особого смысла использовать этот телескоп для измерения параллакса звёзд нет.

[Майоров Виктор]

Приведите пример хоть одной миссии в дальний космос, которая завершилась неудачно из-за проблемы с навигацией.
Я таких не знаю. И Новые Горизонты и другие  успешно проведены. Все долетели куда нужно. Так что острой необходимости нет.

нет, у новых горизонтов как раз была очень серьёзная проблема из-за того, что погрешность определения положения Плутона в момент сближения была сначала неприемлемо велика. Пришлось обратиться к ретроархивам фотографий, только тогда смогли определить его положение с нужной точностью.

То, что проблему решили, говорит о том, что ее не было. Была одна из задач, которые всегда возникают при создании новых образцов техники, заглядывающих "за горизонт".

[Goodricke]

Так что, по-моему, какого-то особого смысла использовать этот телескоп для измерения параллакса звёзд нет.

Как нет? Есть космический телескоп Gaia.
http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Parallax

[boch]

Нуль-пункт как определить?

что определить?

 Если сделать это одновременно, то из-за разных расстояний от астероида до точек наблюдения мы зафиксируем нахождение астероида с Земли в одной точке пространства, а с телескопа уже в другой.

Предположим, на астероиде работает маяк в любом виде излучения. Тогда эта система еще будет работать по усреднению множества наблюдений. Но маяка нет, следовательно нет нуль-пункта для отсчета события. Поток излучения таковым не является.
А так как у вас предлагается, то как выбирать смещение времени наблюдения если расстояние то до объекта и неизвестно?
Методом последовательных приближений, разумеется, получится, но это займет много часов.
За эти часы и смещение Земли по орбите даст нужный эффект.
Запускать спутник с телескопом ради единичного события нафиг не надо, а ситуация такова, что сейчас до 19 величины все объекты из пояса открыты и речь может идти только об околоземных. Но околоземные дадут такой разброс в вероятном положении объекта, что если с Земли его обнаружат, то для телескопа на орбите это будет такая неопределенность, что замучается пыль глотать объект искать.

[Алексей В.]

То, что проблему решили, говорит о том, что ее не было. Была одна из задач, которые всегда возникают при создании новых образцов техники, заглядывающих "за горизонт".

на каком основании вы тут решили, что раз её решили - значит её не было. Была-была, об этом сами разрабы говорили вот в этой передаче http://www.youtube.com/watch?v=4N5TG1-cZWg&t=1291s   с 21 минуты, просвещайтесь))

[boch]

В исходной трактовке задача бессмысленна по причине того, что, как уверяли в свое время работники Центра "наше программное обеспечение настолько хорошо, что оно в автоматическом режиме обработки способно найти (в потоке астрометрии с обсерваторий) миллионы объектов в поясе астероидов и для всех них составить каталог орбит - и мы по этому вопросу даже не паримся". Вопрос немедленного знания орбиты стоит только для потенциальных ударников - но вот для них то как раз космический телескоп совершенно не годится, а годятся разнесенные по континентам обсерватории.
Если же ударник идет со стороны Солнца, то уже Земля его не сможет немедленно обнаружить. И лучше вообще не знать о его приближении - нечего народ будоражить.

Как показала практика, космические телескопы "по методу параллакса" для обнаружения астероидов и расчета орбит для них безнадежно поздно появились. Гайя за несколько лет работы обнаружила считанное количество новых астероидов - (все украдено до нас).

[Ый]

расстояние между Землёй и этим телескопом будет 211,5 млн. км. Такой огромный параллакс позволит с нужной точностью измерять расстояние как до астероидов между Марсом и Юпитером, так и до объектов пояса Койпера.

Хотел было написать, что такой фокус не прокатит, но уже ответили:

(кликните для показа/скрытия)

Предположим, на астероиде работает маяк в любом виде излучения. Тогда эта система еще будет работать по усреднению множества наблюдений. Но маяка нет, следовательно нет нуль-пункта для отсчета события. Поток излучения таковым не является.
А так как у вас предлагается, то как выбирать смещение времени наблюдения если расстояние то до объекта и неизвестно?
Методом последовательных приближений, разумеется, получится, но это займет много часов.
За эти часы и смещение Земли по орбите даст нужный эффект.
Запускать спутник с телескопом ради единичного события нафиг не надо, а ситуация такова, что сейчас до 19 величины все объекты из пояса открыты и речь может идти только об околоземных. Но околоземные дадут такой разброс в вероятном положении объекта, что если с Земли его обнаружат, то для телескопа на орбите это будет такая неопределенность, что замучается пыль глотать объект искать

.

[Алексей В.]

как выбирать смещение времени наблюдения если расстояние то до объекта и неизвестно?

оно неизвестно точно, но приблизительно известно, ведь у нас есть же телескопы в точке L2, а это 1,5 млн. км от Земли и приближённое значение расстояния до наблюдаемого объекта таким образом получить можно и этого вполне будет достаточно для того, чтобы выбрать смещение времени наблюдения. К тому же это приближённое расстояние необходимо знать, чтобы просто знать в какую конкретно область неба направить наш удалённый телескоп для наблюдения объекта.

Вопрос немедленного знания орбиты стоит только для потенциальных ударников - но вот для них то как раз космический телескоп совершенно не годится, а годятся разнесенные по континентам обсерватории.

ага, да-да, конечно, разнесённые по континентам))) Между континентами тысячи км, у нас же речь была о десятках или даже паре сотен миллионов километров до нашего телескопа. Помню я, когда нашли Апофис, то погрешность определения орбиты была около 100 000 км. Вот это точность я понимаю)))

Как показала практика, космические телескопы "по методу параллакса" для обнаружения астероидов и расчета орбит для них безнадежно поздно появились. Гайя за несколько лет работы обнаружила считанное количество новых астероидов - (все украдено до нас).

этот телескоп и не должен ничего специально обнаруживать, т.к. его задача состоит просто в определении расстояния до уже открытых астероидов.

В исходной трактовке задача бессмысленна по причине того, что, как уверяли в свое время работники Центра "наше программное обеспечение настолько хорошо, что оно в автоматическом режиме обработки способно найти (в потоке астрометрии с обсерваторий) миллионы объектов в поясе астероидов и для всех них составить каталог орбит - и мы по этому вопросу даже не паримся".

вопрос такой - а как составляется этот каталог орбит? явно же по результатам наблюдений с удалённых друг от друга телескопов, в том числе и с тех, что в точке L2, т.е. по параллаксу. И этот параллакс пока не превышает 1,5 млн. км. Ну, а если появится новый телескоп в 211,5 млн. км от Земли, то что мешает его встроить в эту автоматическую систему? Точность измерений при этом сразу же вырастет более чем на 2 порядка.

[Geen]

об этом сами разрабы говорили вот в этой передаче

В какой передаче? Это их канал? Это оффициальный канал миссии?

Предположим, что этот телескоп обращается на той же орбите, что и Земля вокруг Солнца, но на 1/4 оборота впереди неё, т.е. на 90 градусов.

Почитайте про точки Лагранжа.
А потом почитайте про стоимость Gaia.
И ответьте - на что именно Вы хотите потратить все эти деньги? С учётом того, что исходное заявление отдаёт желтизной, в ближайшее время дальних миссий не намечается и астероиды сами по себе не настолько интересны (что бы такие деньги платить).