Seit der Erfindung des Teleskops im Jahr 1608 streben Astronomen nach größeren und besseren Teleskopen. Wenn es um Instrumente zur Beobachtung des Himmels geht, ist größer wirklich besser. Unabhängig davon, ob Sie schwache Galaxien oder Planeten beobachten, liefert ein größerer Kollektor eine höhere Auflösung und hellere Bilder. Ein kürzlich veröffentlichter Artikel von Takahiro Ito vom Institut für Weltraum- und Astronautik in Japan Gesendet zum arXiv Der Preprint-Server untersucht verschiedene Arten von Umlaufbahnen um die Erde, die mehrere Teleskopsysteme, sogenannte Interferometer, auf verschiedenen Umlaufbahnen unterstützen.
Die Größe erdbasierter Teleskope ist begrenzt. Sie können so groß werden, dass sie sich unter ihrem eigenen Gewicht verformen. Daher ist es ein ständiger Kampf, die Bilder scharf zu halten. Eine alternative Lösung besteht darin, mehrere Teleskope so anzuschließen, dass sie zusammenarbeiten. Diese Interferometer funktionieren auf der Erde gut, aber weltraumgestützte Instrumente bieten weitere Herausforderungen. In Itos Studie, die verschiedene Arten von Umlaufbahnen untersucht, scheint es eine Umlaufbahn zu geben, die das weltraumgestützte Interferometer besonders bevorzugt.
Das Konzept der Interferometrie macht sich die Welleneigenschaft des Lichts zunutze. Die Signale unabhängiger Empfänger (sei es optische oder andere Wellenlängen) werden kombiniert und überlagert und stellen daraus synthetisch die Auflösung eines Teleskops dar, die dem Abstand zwischen den beiden Empfängern entspricht. Die eigentliche Herausforderung bei dieser Technik besteht darin, dass die Empfänger sehr genau positioniert werden müssen.
Eines der derzeit größten Interferometer auf der Erde ist ALMA, das Atacama Large Millimeter Array, das, wie der Name schon sagt, den Himmel in Millimeterwellenlängen beobachtet. Es kann seine Empfänger auf bis zu 16 km ausdehnen, wird aber vom Event Horizon-Teleskop in den Schatten gestellt, einer internationalen Initiative zur Schaffung eines Radioteleskop-Interferometers von globaler Größe. Das ist jedoch alles, was wir tun können. Die Erde wird einfach ihre Größe begrenzen. Die Lösung besteht darin, sie in den Weltraum zu bringen.
Weltraumgestützte Interferometer bringen weitere Herausforderungen mit sich. Wenn Sie ein Teleskop auf die Erde stellen, bleibt es im Allgemeinen dort, aber versuchen Sie, ein Teleskop im Weltraum zu platzieren, und nun, es wird einiges an Technik erfordern (die wir derzeit nicht haben), um sie in einer stabilen und präzisen Position zu halten. Abgesehen von den technischen Herausforderungen, wo platzieren Sie sie?
Itos Artikel, zur Veröffentlichung angenommen in Astronomie und Astrophysikwirft einen Blick auf die möglichen Umlaufbahnen, in denen die Interferometer eingesetzt werden könnten, und kommt zu dem Schluss, dass die Aufrechterhaltung einer präzisen Positionierung in einer geozentrischen (erdzentrierten) Umlaufbahn erreichbar ist.
In der Erdumlaufbahn gibt es Effekte, zum Beispiel die Gravitationswirkung von Sonne und Mond, die Objekte in der Umlaufbahn stören können. Die Studie zeigte weiterhin, dass höher gelegene Umlaufbahnen im Vergleich zu tiefer gelegenen Umlaufbahnen offenbar geringere Störungen aufwiesen. Unabhängig davon sollte es mit der richtigen Technologie möglich sein, diese Störungen zu mildern, um eine präzise Steuerung weltraumgestützter Interferometer zu ermöglichen.
Mehr Informationen:
Takahiro Ito, Formationsfliegende Interferometrie in geozentrischen Umlaufbahnen, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2311.10970