¿Por qué la imagen térmica de la superficie de Mercurio requiere un telescopio en un jet volando a través de un eclipse?

¿Por qué no un telescopio basado en satélites para observar Mercurio en el infrarrojo térmico?
Los satélites espaciales que están diseñados para mirar al Sol (p. ej., SOHO) no están equipados para mirar en el infrarrojo térmico, mientras que los telescopios basados ​​en satélites que están equipados para mirar en el infrarrojo térmico en general no apuntan a ningún lugar cercano. al sol.

Un problema con la toma de imágenes de Mercurio desde aproximadamente una UA es la toma accidental de imágenes del Sol. Rara vez se le permitió al Hubble señalar a Venus , pero nunca a Mercurio. Otro problema es el enfriamiento. Incluso si el telescopio no está tomando imágenes directamente del Sol, las partes clave sin blindaje del satélite inevitablemente estarán frente al Sol mientras toman imágenes de Mercurio. Los satélites de imágenes térmicas deben enfriarse criogénicamente. Apuntar una cámara termográfica espacial a Mercury reduciría la vida útil del vehículo.

Ninguno de esos problemas (imágenes accidentales del Sol y problemas de calentamiento) es un problema en el caso de los satélites enviados a Mercurio. Hasta la fecha, solo se han enviado dos satélites a Mercurio (Mariner 10 y MESSENGER) y uno está en camino (BepiColombo). MESSENGER no estaba equipado para ver en el infrarrojo térmico. Mariner 10 fue y BepiColombo es. Mariner 10 realizó tres sobrevuelos de Mercurio en 1974 y 1975. Estos incluyeron observaciones en el infrarrojo térmico, pero los datos recibidos fueron limitados.

*¿Por qué no un telescopio terrestre para observar Mercurio en el infrarrojo térmico?* Habría tanto brillo de aire infrarrojo térmico cuando el Sol está por debajo del horizonte que las observaciones de Mercurio serían inútiles. Habría demasiadas posibilidades de obtener una imagen accidental del Sol cuando el Sol está alto en el cielo. Por supuesto, la refrigeración también es un problema.

Lo anterior no se aplica si la trayectoria de un eclipse solar pasa por encima de un telescopio infrarrojo térmico. Exactamente eso sucedió en julio de 1991, cuando el observatorio de Mauna Kea estaba casi exactamente en el centro del camino de la totalidad. El telescopio infrarrojo de Mauna Kea definitivamente se utilizó durante este eclipse, pero no para mirar a Mercurio. Aparentemente, no se le dio una prioridad lo suficientemente alta a la observación de Mercurio.

*¿Por qué no SOFIA?* Por un lado, su construcción no es óptima para este uso; mira la otra respuesta Por otro, es demasiado valioso. El predecesor de SOFIA, el Observatorio Aerotransportado de Kuiper (KAO), se utilizó dos veces para observar Mercurio en el infrarrojo. El fuselaje del avión protegía al telescopio de ver el Sol. Sin embargo, debido a la posibilidad de errores de puntería que podrían dar lugar a la obtención de imágenes del Sol, estas observaciones se realizaron al final de la vida del KAO. (SOFIA estaba a punto de reemplazar a KAO). SOFIA aún no ha llegado al final de su vida.
*¿Por qué durante un eclipse?* Los eclipses solares brindan oportunidades únicas para observar el Sol y, aparentemente, también para observar Mercurio. Durante mucho tiempo, los eclipses solares han estado acompañados de numerosas observaciones científicas especializadas para aprovechar el eclipse.

No tiene que hacerse durante un eclipse. Mercurio necesita estar bastante alto en el cielo para poder verlo en el infrarrojo térmico, incluso a la gran altitud a la que vuelan los WB-57 de la NASA. Un eclipse total no es esencial para este experimento. El personal y el avión están siendo utilizados para observar el Sol en su totalidad, y esto aparentemente entra en conflicto con el experimento de observación de Mercurio. En cambio, las observaciones de Mercurio se realizan 30 minutos antes y después del eclipse total.

Al ser un experimento único y un experimento secundario (el experimento principal es observar el Sol), la posibilidad de obtener una imagen accidental del Sol no es un completo desastre. El Sol seguirá estando parcialmente eclipsado por la Luna durante ese período. Esto reducirá la cantidad de luz secundaria (infrarrojos térmicos solares absorbidos y reemitidos por la atmósfera, llegando finalmente al instrumento) en comparación con la que resulta de un Sol no eclipsado.

Podría hacerlo SOFIA, pero sería bastante limitado. De hecho, hay una excelente explicación de por qué SOFIA no es la mejor opción. Básicamente, todo se reduce a la ubicación del telescopio de SOFIA. Señala a la izquierda.

Si el observatorio hiciera una observación de eclipse, tendría que volar perpendicular al Sol, lo que acortaría el período de observación a menos de 2 minutos.

Además, esta sería una actividad de muy alto riesgo, si el tiempo estuviera ligeramente desviado, el telescopio podría dañarse. Esto se aplica a cualquier telescopio que haga tales observaciones, pero Sofia, al ser un jet de tamaño completo, carece de la maniobrabilidad que otros telescopios podrían tener.

Cualquier satélite que hiciera tal observación correría el mismo riesgo que Sofía, e incluso menos tiempo para aprovecharlo, lo que limitaría la capacidad de cualquier satélite.

Hay otras opciones. HIAPER sería uno de esos aviones, por ejemplo. Pero estos tipos de aviones tienen una gran demanda, principalmente para estudiar el sol mismo, supongo que encontraron una manera de hacer que un avión funcione para ellos para este eclipse solar en particular para hacer la investigación de Mercurio que desean. Este es principalmente un avión de radar, pero se puede configurar para otros instrumentos si es necesario.

En cuanto a por qué durante un eclipse, hay algunas razones. ¡La principal es que Mercurio, en su máxima elevación, está a solo 28 grados del Sol! Pero eso se aplica a uno en la superficie de la Tierra, está algo distorsionado si estás más arriba. Y eso es necesario para hacer tales observaciones. Básicamente, el Sol tiene que estar lo suficientemente bajo como para que no salga ninguna luz parásita, lo que, debido a los efectos atmosféricos, podría ocurrir durante algún tiempo. No estoy seguro acerca de la pieza de refracción, pero el ángulo del horizonte a 13 km es de unos 15 grados. Dado que el Sol tendría que estar por debajo de los 15 grados, y el SOFIA apunta ligeramente hacia arriba, parece que si pudiera hacerlo, requeriría la alineación perfecta, y aun así apenas.