¿Proporcionaría un telescopio lunar una mejora significativa sobre el equipo terrestre?

Como se dijo, la respuesta a la pregunta tiene que ser sí, un telescopio en la Luna puede tener ventajas significativas sobre un telescopio en la Tierra, debido a la atmósfera de la Tierra. Por eso tenemos telescopios espaciales.

Sin embargo, esa es la pregunta equivocada. La verdadera pregunta es qué ventajas, así como desventajas, tiene un telescopio en la Luna sobre un telescopio en otro lugar del espacio , por ejemplo, en la órbita de la Tierra o en un punto de Lagrange.

En general, un telescopio en la Luna es una idea terrible. En primer lugar, el control térmico sería una pesadilla. Hay días de dos semanas y noches de dos semanas, desalineando todo lo que podría intentar alinear en un telescopio y con las oscilaciones que hacen que sea extremadamente difícil mantener los sensores infrarrojos a temperaturas criogénicas. En segundo lugar, por la misma razón, solo tienes energía solar la mitad del tiempo. ¡Entonces necesita tener suficientes baterías para mantenerse con vida durante dos semanas, o energía nuclear! Si usa baterías, querrá conservar energía exactamente cuando le gustaría observar más. Lo que trae visibilidad. Solo puedes ver la mitad del cielo, y tu telescopio sigue girando hacia el Sol todos los meses, lo quieras o no. Lo que trae a colación. Ahora tiene que lidiar con la gravedad de la Luna al girar su telescopio. En el espacio solo tienes que lidiar con tu propia inercia. Además, deberá desplegarse en gravedad lunar en lugar de gravedad cero.Y luego está el polvo . Polvo que es levantado por impactos y electrostáticamente, eventualmente cubriendo su óptica con una capa de basura.

Usted mencionó en un comentario que excluye las consideraciones de costo, pero nunca puede excluir eso. Aterrizar algo suavemente en la Luna es mucho más caro, en términos de masa y dinero, que ponerlo en un punto de Lagrange.

¿Debería continuar?

Las únicas ventajas concebibles que se me ocurren son:

A. Tiene una superficie estable en el vacío sobre la cual construir un gran interferómetro,

B. Silencio de radio en el otro lado (pero agregando la complejidad de requerir un orbitador de retransmisión para recuperar los datos), y

C. Disponibilidad de materias primas.

Para A, podemos hacer lo mismo en el espacio libre con vuelo en formación de precisión, y luego el horizonte de la Luna no limita las distancias de la línea de base.

Para B, un radiotelescopio obtendría un excelente aislamiento de las transmisiones de radio de la Tierra. Sin embargo, parece que simplemente poner su radiotelescopio en la Tierra en un valle con algunas montañas a su alrededor, y tal vez algunas leyes de silencio de radio , funciona muy bien. No necesita el gasto de un radiotelescopio espacial (donde dichos telescopios deben ser enormes).

Para C, podrías extraer materiales del regolito lunar para hacer tus espejos. Podrías hacer lo mismo desde un asteroide más fácilmente, con una gama más amplia de tipos de asteroides para elegir y con una gravedad más baja.

Entonces, sí, sería mejor que la Tierra (para óptica), pero mucho, mucho peor que simplemente poner su telescopio en el espacio en algún lugar que sea más barato y más fácil.

Eso depende de qué tipo de telescopio estemos hablando.

Descargo de responsabilidad: NO soy astrónomo. Solo soy un nerd que proporciona ayuda de seguridad informática para algunos telescopios increíbles y los ha visto de cerca.

Para un radiotelescopio, creo que probablemente sería una ventaja hacerlo funcionar en la luna. También habría una serie de desventajas logísticas (conseguir a alguien para reparar la cosa de repente es costoso y requiere mucho tiempo, por ejemplo). Sin embargo, los radiotelescopios aquí en la Tierra hacen mucho trabajo filtrando las señales terrestres, y alejarlos un poco más de esas señales (en realidad es solo un poco en escala astronómica) podría facilitar eso. ¿Vale la pena todo el dinero y los gastos generales de logística? Tal vez no... los astrónomos se han vuelto tan buenos en esto que los telescopios ópticos alrededor de las instalaciones de radiotelescopios en Mauna Kea solo reciben un mínimo de quejas sobre sus puntos de acceso wifi, y el comedor compartido por los 13 observatorios está equipado con un microondas. .

Para un telescopio óptico, tendríamos que estar construyéndolo a una distancia focal, resolución y sensibilidad MUCHO más altas de lo que estamos haciendo ahora para obtener una ventaja al colocarlo en la luna. Recientemente pude jugar (bueno, no jugar, estaba trabajando) en Mauna Kea en Hawái, y observé de cerca el Observatorio Gemini allí. Aproximadamente a 14,000 pies sobre el nivel del mar, el aire es bastante delgado y tienen un sistema para muestrear la perturbación atmosférica entre el telescopio y los objetos brillantes para que esa distorsión pueda compensarse cuando se ven objetos menos brillantes cerca de ese campo de visión. La contaminación lumínica realmente no es un problema en la cima de Mauna Kea. Está muy por encima y a millas de distancia de las casas y negocios más cercanos. La estación de visitantes está a unos 7k pies por debajo de la cumbre, si no recuerdo mal, y está cerrada por la noche. Creo que el área alrededor y sobre los observatorios también es una zona de exclusión aérea. Mirando fotos ampliadas de los mismos objetos del espacio profundo tomados por Gemini y por Hubble uno al lado del otro, no pude encontrar una diferencia en la claridad.

Mark hizo la pregunta correcta, que es cómo se compararía con un satélite alrededor de la Tierra u otra ubicación en el espacio. Voy a ofrecer las únicas 2 sugerencias que he oído que tienen sentido.

Radiotelescopio: en la Tierra es prácticamente imposible obtener un silencio de radio puro. Siendo un operador de radioaficionado, puedo dar fe de ello. Lo mejor que se puede hacer es tener un área muy aislada, preferiblemente con montañas a su alrededor, pero incluso eso es difícil y no funciona para algunas bandas. Para las bandas de RF que se ven afectadas por la atmósfera, es prácticamente imposible obtener un silencio de radio completo en la Tierra. La cara oculta de la Luna ofrece una propuesta atractiva para un observatorio de este tipo, aunque, como se ha señalado, presenta algunas dificultades serias.

Infrarrojo. Hay algunos cráteres cerca de los polos que están en sombra perpetua. Estos podrían ser un excelente observatorio de infrarrojos. Los mayores problemas son el poder y el hecho de que está limitado solo a la mitad sur del cielo (realmente menos que eso) por un telescopio de este tipo. Aún así, podría funcionar concebiblemente.

Teóricamente, sí mejoraría nuestro alcance de observación si usamos un telescopio lunar.

Pero creo que el costo de hacerlo superaría significativamente las ventajas que tendrá que lanzar telescopios en órbitas terrestres bajas.

Además, la luna es un cuerpo lleno de cráteres. Si tuviéramos que colocar un telescopio en el lado oscuro de la luna (la cara que no vemos), aumentará las posibilidades de que el telescopio se dañe. Si lo posicionamos a la otra parte de la luna, no tendríamos un horizonte más grande en nuestro plato, reduciendo así la productividad del mismo.

Luego, tenemos los problemas con la gestión remota del telescopio. El propio telescopio Hubble tuvo que ser reparado/actualizado en varias ocasiones y estas misiones de mantenimiento son costosas y peligrosas, tanto para el telescopio como para los astronautas.

Y de nuevo, tener un telescopio orbitando alrededor no obstaculiza nuestras observaciones ya que están fuera de la mayor parte de la atmósfera de la Tierra.

A esta discusión le faltan muchas de las principales ventajas de un telescopio lunar.

• Radiotelescopio, sí, silencio de radio para el otro lado de la Luna, y telescopios fáciles de construir para investigar las longitudes de onda más largas simplemente usando un rover para rastrear cables largos sobre la superficie. Es un sitio particularmente bueno para frecuencias por debajo de 100 MHz, ya que están bloqueadas por la ionosfera en la Tierra . Esto abriría el último régimen de frecuencias inexplorado en nuestras observaciones de radio del universo.
• Puede construir gigantescos radiotelescopios en los cráteres. Frank Drake una vez calculó que debería ser posible crear telescopios tipo Arecibo con un diámetro de 30 km o más en la Luna (ver resumen en la página 91)
• Construya telescopios infrarrojos enfriados pasivamente en los cráteres lunares en los polos utilizando espejos líquidos. Debido a que la Luna se libra tanto, se balancea hacia arriba y hacia abajo y hacia adelante y hacia atrás en relación con la Tierra mientras nos orbita, un telescopio como este vería mucho más del cielo que un telescopio comparable en la Tierra. Ver Telescopios de espejo líquido en la Luna (Noticias de la NASA, 2008) . Este telescopio infrarrojo podría detectar objetos cien veces más débiles que los visibles por el telescopio espacial James Web planeado .
• La superficie lunar estable es ideal para la interferometría óptica, por lo que podría utilizar grandes redes de telescopios Consulte el Informe de diseño final de la instalación del telescopio lunar (MIT, 2007)

Esto es principalmente de los telescopios en la sección de la Luna de mi Caso para la Luna Primero (excepto que olvidé mencionar la interferometría allí, lo haré con la próxima actualización).

El polvo se puede tratar, por ejemplo, haciendo que una región alrededor del telescopio se convierta en vidrio, lo cual es fácil de hacer en la Luna, ya que el uso de un microondas convierte el regolito en vidrio tan fácilmente como hierve una tetera. A diferencia de Marte, no hay tormentas de polvo con las que lidiar. Solo elevación electrostática del polvo. Ver Cristal Lunar