Телескоп на Луне - а почему бы и нет?

Покорёжит ртутное зеркало, увы. Невозможно заставить отливку такого размера затвердеть строго одновременно, а участки, затвердевшие первыми, стянут основу зеркала сильнее. После охлаждения на 200 градусов (разница между температурой затвердевания ртути и температурой на Луне в вечной тени) ситуация станет ещё хуже.
Эпоксидка тоже не подарок в смысле сохранения геометрии.
Сдаётся мне, наиболее реалистичным вариантом является сборка лунного телескопа из изготовленных на Земле секций.

AXT> Покорёжит ртутное зеркало, увы. Невозможно заставить отливку такого размера затвердеть строго одновременно, а участки, затвердевшие первыми, стянут основу зеркала сильнее.....
Всё еще хуже. На поверхности застывающей ртути появяться пленки, отбрасываемые центробежной силой к краям. Поэтому от ртути отказываемся

AXT> Эпоксидка тоже не подарок в смысле сохранения геометрии.

А вот и нет Нас не очень интересует коэффициент теплового расширения - у нас абсолютно постоянная температура А эпоксидка - принципиально аморфное в-в, лучше стекла в этом отношении

Wyvern-2>> Есть пару проблем:
Kuznets> имхо их там просто до фига а не "пару".
Kuznets> начиная с .... и кончая ограниченным сектором обзора. вернее, даже, последнее надо на первое место поставить.

Для сведения:

Планирование наблюдений [Hubble Space Telescope] является чрезвычайно сложной задачей, так как необходимо учитывать влияние множества факторов:

Поскольку телескоп находится на низкой орбите, что необходимо для обеспечения обслуживания, значительная часть астрономических объектов затенены Землёй чуть меньше половины времени обращения. Существует так называемая «зона длительной видимости», примерно в направлении 90° к плоскости орбиты, однако из-за прецессии орбиты точное направление изменяется с восьминедельным периодом.

Из-за повышенного уровня радиации наблюдения невозможны, когда телескоп пролетает над Южно-Атлантической аномалией.

Минимальное отклонение от Солнца составляет 45° для предотвращения попадания прямого солнечного света в оптическую систему, что, в частности, делает невозможными наблюдения Меркурия, а прямые наблюдения Луны и Земли допустимы при отключённых датчиках точного наведения.

Так как орбита телескопа проходит в верхних слоях атмосферы, плотность которых меняется с течением времени, невозможно точно предсказать местоположение телескопа. Ошибка шестинедельного предсказания может составлять до 4 тыс. км. В связи с этим, точные расписания наблюдений составляются всего на несколько дней вперёд, чтобы избежать ситуации, когда выбранный для наблюдения объект будет не виден в назначенное время.

 

Так, что даже зенитный жидкостный телескоп на Луне будет не сильно отличатся от Хаббла

Улетит эпоксидка, причём быстро. А уж оптическая поверхность испортится моментально. Лишь несколько типов полимеров более-менее держатся в глубоком вакууме. А в зеркало ещё весь космический УФ спектр будет втыкаться. Не жилец.

Серокой> Это почему ещё, если он конструктивно обречён пялиться в зенит? А если интересное происходит где-то рядом? ) Отсутствие возможности наводки делает такой телескоп прекрасным кунштюком - и всё. )

В принципе наверное - наверное! - можно частично наводить и "крутящийся" телечашкоскоп при помощи поворотного плоского зеркала (или системы из нескольких зеркал) - ведь его сравнительно нетрудно сделать достаточно качественным, намного проще, чем зеркало параболическое.
Конечно, тут тоже до фига подводных камней может повылазить, но наверное, шанс всё же есть.

Wyvern-2> -относительно невысокую стоимость и сложность разработки, с максимальным использованием имеющихся в этой области знаний и технологий
Wyvern-2> -максимальный научный эффект
Wyvern-2> -большой пропагандистский эффект, особенно с учетом прошлой истории покорения Луны, сегодняшнего "ухода" с Луны США, и проблемы в области астрономических инструментов в позднем СССР/РФ

Хм, ну года четыре назад на Королёвских лавкинцы как рисовали в составе своего "автоматического полигона" для Луны (эдакий концепт "Луна-лайт", или лунная наука для бедных - под конверсионные носители и "Союзы") в т.ч. и телескоп, причём, ЕМНИС, вертикально он у них изображён был, с большой такой блендой.
В такой концепт в принципе и ртутнокрутящийся врисовать можно - сложно сказать, насколько он будет лучше/полезен, но вписаться, пожалуй, может.

au> Улетит эпоксидка, причём быстро. А уж оптическая поверхность испортится моментально.

Адназначно нет С такой молекулярно массой, как у эпоскидки летать очень трудно На Земле один из самых распространенных способов работы с эпоксидными смолами - вакуумирование Оптическую поверхность же образует пленка алюминия

Wyvern-2> Адназначно нет

Ну, нет так нет. А оно всё равно полетит, причём сразу в объёме.

Tico> Серьёзные проблемы с пылью и микрометеоритной обстановкой.

С той же вероятностью метеорит огребет и "Хаббл", "Чандрасекар" и прочая летающая хрень. На Луне даже вероятность меньше, так как задняя полусфера у телескопа будет прикрыта самой луной.

au>> Улетит эпоксидка, причём быстро. А уж оптическая поверхность испортится моментально.
Wyvern-2> Адназначно нет С такой молекулярно массой, как у эпоскидки летать очень трудно

Проблем хватит и с эпоксидной смолой. Речь идет об оптической точности поверхности. И, честно говоря, сам до недавнего времени не осознавал насколько кропотлива задача.
На форумах телескопостроителей обсуждали вопросы изготовления зеркал. И, как-то, не встречалось удачных проектов с "центробежным литьем" зеркала.

3-62> И, как-то, не встречалось удачных проектов с "центробежным литьем" зеркала.

Вообще то центробежное литье - распространный метод изготовления зеркал, в т.ч. и гигантских:

Зеркала телескопов VLT (8,2 м метра на секундочку - прим.мой) имеют форму вогнуто-выпуклой линзы толщиной всего лишь 175мм. Создание таких зеркал технологически осуществлено компанией SCHOTT (Mayence - Германия). Чтобы создать такую линзу, инженеры отлили «стакан» (Zerodur, с очень слабым коэффициентом расширения) во вращающейся форме. Это вращение позволяет дать зеркалу с самого начала параболическую форму достаточно близкую к окончательной форме, и таким образом ограничивать ту часть стекла, которую следует удалить в течение полировки.

 

Кстати о "классике" - Ультралегкие зеркала для будущих космических телескопов

Диаметр данного демонстрационного зеркала - 50 см, а весит оно всего 1 кг. Оно представляет собой подвижную стеклянную сферическую подложку толщиной 1 мм, покрытую алюминиевой пленкой. Форма стеклянного подложки может меняться с помощью управляемых компьютером крошечных приводов весом 5 г каждый (31 такой привод распределен по всей поверхности зеркала). Вся эта конструкция крепится на легком каркасе из углеродного волокна

 

Именно что заготовку. для последующей полировки и подгонки поверхности. Но на Луне это будет непросто осуществить.

Второй вариант - куда как более интересен. В принципе - имея металлизированную пленку можно построить зеркало с изменяемой кривизной "на электростатике". Вакуум тут тоже в помощь.

Но, второй момент - как тянуть сигнал на Землю с обратной стороны Луны?

3-62> Именно что заготовку. для последующей полировки и подгонки поверхности. Но на Луне это будет непросто осуществить.
Наоборот! На Земле стекло недо полировать имеено (в основном) из за того, что не таких вакуум камер

3-62> Второй вариант - куда как более интересен. В принципе - имея металлизированную пленку можно построить зеркало с изменяемой кривизной "на электростатике". Вакуум тут тоже в помощь.
Есть и такое.

3-62> Но, второй момент - как тянуть сигнал на Землю с обратной стороны Луны?

Скорее с Южного полюса, но это один черт Естествено, через связные спутники на высокой - они должны друг друга видеть - лунной орбите

3-62>> Но, второй момент - как тянуть сигнал на Землю с обратной стороны Луны?
Wyvern-2> Скорее с Южного полюса, но это один черт Естествено, через связные спутники на высокой - они должны друг друга видеть - лунной орбите
А губозакаталку 3-ей категории с ядерным реактором вам не надо? Что, без постоянной связи с Землей этот телескоп работать не сможет? С учетом того, что рабочее время подобных телескопов, как я знаю, расписано на годы вперед.
Хватит и одного спутника-ретранслятора, который будет часть орбиты принимать-передавать сигнал с Земли, а часть - с телескопом на Луне.

3-62>>> Но, второй момент - как тянуть сигнал на Землю с обратной стороны Луны?
Wyvern-2>> Скорее с Южного полюса, но это один черт Естествено, через связные спутники на высокой - они должны друг друга видеть - лунной орбите
Полл> А губозакаталку 3-ей категории с ядерным реактором вам не надо? Что, без постоянной связи с Землей этот телескоп работать не сможет?

Сможет конечно - и у Хаббла нет постоянной связи. Тока нужно то всего ТРИ спутника-ретранслятора, маломощные.

Wyvern-2> 1. Обслуживание/модернизация - издержки строительства "Хаббла" который вообще изначально проектировался под обслуживание, потом страдал от мутагенной миопии

что лишний раз говорит о том что доступность к обслуживанию из гуд. а учитывая риски пилотируемых полетов на луну думаю что телескоп там появиться не ранее лунной базы.

Wyvern-2> Срок работы такого телескопа сегодня будет не меньше срока работы марсианских роверов, а если повезет - то не меньше, чем у Вояджеров

нам бы пока это.... че попроще. а то вон коронас-фотон и года нормально не отработал.

Wyvern-2> 2. Сектор обзора, не поверишь, ограничен и у Хаббла - направлением на Солнце

что ГОРАЗДО меньше ограничений на луне если стоять на дне у стены глубокого кратера

Wyvern-2> Обзор у лунного телескопа лишь чуть хуже (из за рельефа обеспечивающего тень), чем у любого земного.

а вот нифига. земные телескопы стоят в горах. а лунный предлагается глубоко в тень запихать
да и луна с земли заслоняет меньше чем земля с луны )))

Kuznets> ...думаю что телескоп там появиться не ранее лунной базы.

Тоже так думаю.

Kuznets> а вот нифига. земные телескопы стоят в горах. а лунный предлагается глубоко в тень запихать

Это только для мороженой ртути в виде зеркала. "эпоксидочный" можно и не прятать в тень. Все же, при 1\6 "же" можно более масштабную конструкцию соорудить. И вакуум в плюс - помех меньше от пертурбаций атмосферных. Вопрос - когда преимущества окупят издержки?

3-62> Это только для мороженой ртути в виде зеркала. "эпоксидочный" можно и не прятать в тень.

Вечная ТЕНЬ - сама по себе охерительный бонус для любого телескопа (кроме солнечного ) Время работы и сектор обзора у такого телескопа будет не только больше земного, а и гораздо больше, чем у орбитального -раз. Огромные возможности по исследованию в ИК - два. Постоянство температуры, делающее не нужным расчет зеркала на тепловые нагрузки - три. За любое из этих трех любой астроном удавится

Wyvern-2> Вечная ТЕНЬ - сама по себе охерительный бонус для любого телескопа...

Постоянная температура - достигается и без тени. Не слишком сложно это.
ИК... да тут есть о чем поговорить, но ИК - только часть информации о Вселенной. Другие диапазоны тоже важны. Как подвести балланс?

Про сектор обзора - надо говорить после привязки к рельефу.

Wyvern-2>> Вечная ТЕНЬ - сама по себе охерительный бонус для любого телескопа...
3-62> Постоянная температура - достигается и без тени. Не слишком сложно это.
Как раз - очень сложно.

3-62> ИК... да тут есть о чем поговорить, но ИК - только часть информации о Вселенной. Другие диапазоны тоже важны. Как подвести балланс?

Легко - следующий космический телескоп - именно ИК

Wyvern-2> Легко - следующий космический телескоп - именно ИК

потому что трудновато соревноваться с 10 м оптикой на земле. а вот с ик на земле траблы.
кроме того, кажется мне, что фасеточное зеркало под оптику дюже точно надо настраивать, не то что под ик.

пс кстати будет располагаться вчетверо дальше твоей любимой луны

Wyvern-2>> Легко - следующий космический телескоп - именно ИК
Kuznets> потому что трудновато соревноваться с 10 м оптикой на земле. а вот с ик на земле траблы.
Любому космическому телескопу соревноваться с наземным - раз плюнуть Если ты не заметил, то напомню: у 8-10 метровых телескопов область адаптивной коррекции флуктуаций атмосферы МЕНЬШЕ, чем зеркало Хаббла Т.е. если нужен резкий снимок - 10метровый гигант превращается в 2-х метровый скромный телескопчик.
Разница между вакуумным и атмосферным телескопами принципиальна даже в видимом диапазоне - не говоря уже о ИК и тем более ультрафиолете.


Kuznets> кроме того, кажется мне, что фасеточное зеркало под оптику дюже точно надо настраивать, не то что под ик.
Но настраивают. Это уже не проблема

Kuznets> пс кстати будет располагаться вчетверо дальше твоей любимой луны
Что как бэ намекает, да?

Мысли вслух:

Голограмма формирует реальное объемное изображение, в отличие от фотографии и даже от таких подделок под объемность, как стереограммы. Реальность состоит в том, что голограмму можно наблюдать с разных точек, наблюдая части объекта или сцены, которые были скрыты при наблюдении с другой точки зрения. В этом смысле голографическое изображение ведет себя полностью как реальный объект. Особенно хорошо это иллюстрируют голографические изображения прозрачных объектов, например, голограмма линзы полностью сохраняет все свойства реальной линзы, и поэтому через изображение линзы можно просматривать увеличенное изображение расположенных за ней объектов.

 

Голография в точности передает фактуру поверхности объекта. При любом фотографическим или полиграфическом исполнении изображения невозможно полностью исключить влияние фактуры самого материала или красящего слоя. Даже при качественной офсетной печати присутствует структура поверхности, определяемая технологией, кроме того, из-за наличия зеркального отражения на изображении могут формироваться блики или она окрашивается цветом ближайших предметов. Голографическое изображение в принципе не имеет материального носителя, так как формируется в свободном пространстве. Это определяет до удивления точную передачу фактуры поверхности любого материала.

 

И, в заключении, как всегда о погоде:

Голографические оптические элементы. Весьма интересным приложением голографии является создание оптических элементов со специальными свойствами. Голографическая запись столь объективна и так тонко передает все детали предмета, что, например ГОЛОГРАММА вогнутого зеркала САМА СПОСОБНА ФОКУСИРОВАТЬ СВЕТ, то есть МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНА КАК ЗЕРКАЛО. Точно также можно создать и другие голографические фокусирующие элементы.

В некоторых случаях, используя специальную схему записи, можно получить элемент, который фокусирует излучение различных длин волн в различных точках. Такой элемент представляет собой голографическую дифракционную решетку, которая отличается от обычной низким уровнем мешающего рассеянного излучения и отсутствием аберраций. Голографические решетки используются в качестве диспергирующих элементов в спектральной аппаратуре

 

Еще немного мыслей вслух: почему зеркала телескопов ТЯЖЕЛЫЕ?

Ответ прост - что бы не прогибались под собственным весом, искажая оптическую поверхность их делают ТОЛСТЫМИ. С появлением активной оптики зеркала стали делать гораздо тоньше - 175мм VLT, элементы KECK-ов - 75мм, а в проекте GSMT (Giant Segmented Mirror Telescope - Гигантский Сегментированный Зеркальный Телескоп) 120см элементы вообще - 50мм. А почему не тоньше? Потому как тоньше никакая адаптивная оптика не поможет -стекло сломается под собственным весом...
НО НА ЛУНЕ ВЕС ТО ДРУГОЙ!?
Соответственно, можно предположить, что для Луны вполне подойдет и 50мм/6= ~8,5мм

А метровый элемент с такой толщиной будет весить всего то 18 килограмм! Т.е. 18 метровых элементов, создающих 5 метровое эквивалентное зеркало весят всего 324кг -вполне приемлемая масса для лунного телескопа.

Вопрос - как их обрабатывать, а главное - как доставить?
Обрабатывать их надо на сплошной подложке, затем ПОГРУЗИТЬ В ЖИДКОСТЬ - лучше всего в жидкий газ, типа жидкого ксенона (плотность 3,52г/см³ у ситалла - 2,95) -причем ксенон же использовать для ЭРД, что бы не тащить даром. А при маневрировании на лунной орбите и посадке не допускать перегрузок выше 1/6g