Насколько большим должен быть телескоп для изучения экзопланеты?

[Tenger_g]

Насколько большим должен быть космический телескоп, на который не влияет атмосфера, чтобы он смог сфотографировать экзопланету хотя-бы на 10-20 пикселей. Экзопланета удалена на небольшое расстояние, не более 10-ти световых лет, а ее радиус более 70.000км? Не обязательно, чтобы это был телескоп неэффективной системы рефракторов или подобного.

( Вот примерно так должна будет выглядеть экзопланета-гигант )

[rddrv]

10 световых лет = 94 607 304 725 808 километров, посчитайте угол треугольника между двумя такими сторонами и третьей стороной 70 000 км. Это будет угловой размер планеты с орбиты Земли. Подберите в калькуляторе телескопа апертуру, которая будет иметь разрешение меньшее, чем этот угловой размер. Это будет телескоп, который отличит планету от звёзды. Дальше специалисты по астрофото подскажут, как достичь 10 пикселей

[Tenger_g]

10 световых лет = 94 607 304 725 808 километров, посчитайте угол треугольника между двумя такими сторонами и третьей стороной 70 000 км. Это будет угловой размер планеты с орбиты Земли. Подберите в калькуляторе телескопа апертуру, которая будет иметь разрешение меньшее, чем этот угловой размер. Это будет телескоп, который отличит планету от звёзды. Дальше специалисты по астрофото подскажут, как достичь 10 пикселей

Эээ, вот только я не очень знаю как это посчитать. Если-бы знал - наверное-бы сам давно сосчитал.

[Wert]

Можно использовать телескоп в гравитационном фокусе Солнца. Можно добиться разрешения 25 км/пиксель на расстоянии 100 св.лет.
https://pikabu.ru/story/poiski_vnezemnoy_zhizni_pri_pomoshchi_solntsa_v_kachestve_gravitatsionnogo_teleskopa_7411189
На расстоянии в 10 св. лет получается в 100 раз лучше, то есть 250 м/пиксель.

[Tenger_g]

Можно использовать телескоп в гравитационном фокусе Солнца. Можно добиться разрешения 25 км/пиксель на расстоянии 100 св.лет.
https://pikabu.ru/story/poiski_vnezemnoy_zhizni_pri_pomoshchi_solntsa_v_kachestve_gravitatsionnogo_teleskopa_7411189
На расстоянии в 10 св. лет получается в 100 раз лучше, то есть 250 м/пиксель.

Что-то не особо верится. Если это так, то почему сейчас это не применяют и не фотографируют экзопланеты тысячами?

[viesis]

Насколько большим должен быть космический телескоп, на который не влияет атмосфера, чтобы он смог сфотографировать экзопланету хотя-бы на 10-20 пикселей. Экзопланета удалена на небольшое расстояние, не более 10-ти световых лет, а ее радиус более 70.000км? Не обязательно, чтобы это был телескоп неэффективной системы рефракторов или подобного.

( Вот примерно так должна будет выглядеть экзопланета-гигант )

Угловое разрешение=1,22×длина волны/диаметр объектива

[Sova]

Задача 1: удалится на 550 а.е. Задача 2: проверить, может ещё какие технические трудности. Уже просто первая задача - это ждать сотню лет на полёт.

[Night Sky]

планета диаметром 140   тыс км видна с расстояния в 10 световых лет под углом 0,0003" 

10 метровое зеркало   имеет разрешение 0,012 "
100 метровое  0,0012
1000  метровое 0,00012

Так что получается в оптическом диапазоне чтоб увидеть какие то  внятные детали поверхности  - 2 - 3 пятна  на диске   , нужен оптический обьектив  диаметром около километра. Хотя если опираться  на   реальные результаты  астрофотографии , то  и 400  метров хватило бы.  Как пример , при разрешении обьектва в 0,5" , можно снять 2- 3 пятна на обьекте размером в 1 "   

Тем не менее  и 400  метров это очень много   и я  думаю что  такие вещи  совершенно нереальны  даже в делеком будущем.  Нужны другие технологии


А вот на расстоянии в 1 световой год хватило бы и  Extremely Large Telescope, ELT, ранее E-ELT  ( 39 метров)  если бы его  запустили в космос ( по условию задачи)

[Wert]

Если это так, то почему сейчас это не применяют и не фотографируют экзопланеты тысячами?

Для этого телескоп нужно отправить за гравитационный фокус, а это 600-700 ае от Солнца. Для сравнения самый удаленый аппарат сейчас Вояджер-2 (окло 160 ае, запущен в 1977). Так что на химических двигателях понадобится думаю века полета в фокус. Поэтому придется ждать ионного двигателя с атомным реактором. Есть и  чисто инженерные проблемы. Например, из-за очень сильного увеличения нужно достаточно точно знать расположение экзопланеты, иначе будете мимо смотреть, пока такой точности нет. Если интересно во всех подробностях поищите по фамилиям Turyshev и Toth в Гугл Академии. Они очень подробно разработали тему такого телескопа, выпустили серию статей о нем.

[библиограф]

 NASA планировало в 2015 году запустить космический интерферометр SIM, для поиска
землеподобных планет; миссию отменили, работы по ней прекращены
Там должно было быть два зеркала по 0,5м на базе 6 метров.
https://web.archive.org/web/20100613183301/https://planetquest.jpl.nasa.gov/SIM/index.cfm

[Olweg]

Помню, читал про такие концепты лет двадцать назад. Тогда это было фантастикой, осуществимой в далёком будущем, сейчас - тоже Нашёл пару ссылок (возможно, понадобится vpn):
https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-319-55333-7_168
https://www.americanscientist.org/article/imaging-earthlike-exoplanets

Simulations show that the proposed Exo-Earth Imager flotilla (EEI), with its 100 mirrors of 3 m forming a 100 km meta-aperture, can produce a direct image of an exo-Earth at 3 parsecs, containing 30× 30 resolved elements.

Моделирование показывает, что предлагаемая флотилия Exo-Earth Imager (EEI) со 100 зеркалами диаметром 3 м, образующими метаапертуру 100 км, может создавать прямое изображение экзоземли на расстоянии 3 парсеков, содержащее элементы с разрешением 30× 30.

A second future mission, Planet Imager, is even more ambitious, having the goal to produce modestly rich images of planetary surface features and environs—oceans, land masses, clouds, moons and rings. In one concept, a constellation of twenty-five 40-meter coronagraphic telescopes flying in a 360-kilometer-diameter circular formation would send its images to a central spacecraft for combination and telemetry back to Earth. Working in visible light, such an array could be capable of producing a 25-by-25-pixel image of an Earth-size planet that is 33 light-years away.

Вторая будущая миссия, Planet Imager, еще более амбициозна, ее цель — получить изображения поверхности планеты и ее окрестностей с умеренным качеством изображения - океанов, массивов суши, облаков, лун и колец. Согласно одной концепции, созвездие из двадцати пяти 40-метровых коронографических телескопов, летающих по кругу диаметром 360 километров, будет отправлять свои изображения на центральный космический аппарат для объединения и передачи телеметрии обратно на Землю. Работая в видимом свете, такая матрица могла бы обеспечить получение изображения размером 25 на 25 пикселей планеты размером с Землю, которая находится на расстоянии 33 световых лет от нас.

[wandarer]

Атмосфера Земли тоже линза, например,, мы видим Луну невооруженным глазом в увеличенном виде.  Возможно, из космоса со спутников под какими-то углами  сквозь атмосферу можно уловит больше информации.

[Dmitry777]

Можно добиться разрешения 25 км/пиксель на расстоянии 100 св.лет.

На расстоянии в 10 св. лет получается в 100 раз лучше, то есть 250 м/пиксель.

Не получается. Тут не линейная зависимость.

[Night Sky]

Атмосфера Земли тоже линза, например,, мы видим Луну невооруженным глазом в увеличенном виде.  Возможно, из космоса со спутников под какими-то углами  сквозь атмосферу можно уловит больше информации.

неть ,   ее  угловой размер  строго соответсвует рассчетному , без учета иллюзии увеличения рамеров низко над горизонтом

[Max_canaryskies]

На таком маленьком расстоянии нечего искать. Поэтому, 10-километровый в диаметре, в космосе конечно. 
Когда до такого дойдем, хороший вопрос.

[Dmitry K]

Не получается. Тут не линейная зависимость

при таких углах практически линейная

[wandarer]

Атмосфера Земли тоже линза, например, мы видим Луну невооруженным глазом в увеличенном виде.  Возможно, из космоса со спутников под какими-то углами  сквозь атмосферу можно уловить больше информации.

неть ,   ее  угловой размер  строго соответствует расчетному , без учета иллюзии увеличения размеров низко над горизонтом

"Иллюзия" существует даже для Солнца, достаточно пальцы прижать к ладони и оставить маленькую щелку, сквозь которую посмотреть на него. Видимый размер уменьшится примерно в 2 раза. Значит, что-то не всё мы знаем о свойствах атмосферы и о фокусировке изображений. Телескоп видит практически плоскую волну, которую фильтрует его труба. Глаз воспринимает больше.

[Ый]

достаточно пальцы прижать к ладони и оставить маленькую щелку, сквозь которую посмотреть на него. Видимый размер уменьшится примерно в 2 раза. Значит, что-то не всё мы знаем о свойствах атмосферы и о фокусировке изображений.

Здесь свойства атмосферы вообще ни при чём. Маленькая дырочка имеет свойства линзы - вспомните камеру-обскуру. И в фотоаппарате, когда зажать диафрагму до значения 11 и более, будет проявляться эффект "маленькой дырочки", который вносит искажения в изображение.

[Андрей Лёвин]

Атмосфера Земли тоже линза, например, мы видим Луну невооруженным глазом в увеличенном виде.  Возможно, из космоса со спутников под какими-то углами  сквозь атмосферу можно уловить больше информации.

неть ,   ее  угловой размер  строго соответствует расчетному , без учета иллюзии увеличения размеров низко над горизонтом

"Иллюзия" существует даже для Солнца, достаточно пальцы прижать к ладони и оставить маленькую щелку, сквозь которую посмотреть на него. Видимый размер уменьшится примерно в 2 раза. Значит, что-то не всё мы знаем о свойствах атмосферы и о фокусировке изображений. Телескоп видит практически плоскую волну, которую фильтрует его труба. Глаз воспринимает больше.

  Что за бред на ночь глядя?... Вы в самолёте летали? Там треть от атмосферы на высоте 10км. И насколько мельче выглядят Луна и Солнце в иллюминатор? Разве что если "пальцы прижать к ладони..."

[Bulat_762]

Пишут, что в этот телескоп можно будет наблюдать атмосферу некоторых экзопланет. Неужели это правда возможно?

Интересно, а какое увеличение нужно, чтобы разглядеть диски ближайших к нам экзопланет?