Η απόδοση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει μια νυχτερινή άποψη του εξαιρετικά μεγάλου τηλεσκοπίου που λειτουργεί σε Cerro Armazones στη βόρεια Χιλή. Το τηλεσκόπιο εμφανίζεται χρησιμοποιώντας λέιζερ για τη δημιουργία τεχνητών αστεριών στην ατμόσφαιρα. (ESO / Λ. Calçada)

5 λόγοι για τους οποίους η αστρονομία είναι καλύτερη από το έδαφος από το διάστημα

Το 1990, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble ξεκίνησε, οδηγώντας σε μια επανάσταση στην αστρονομία. Αλλά για πολλούς σκοπούς, η Γη παραμένει το καλύτερο μέρος.

Όταν σκέφτεστε τι υπάρχει στην άβυσσο του βαθιού χώρου, είτε κοιτάζετε τους πλανήτες στο Ηλιακό μας Σύστημα είτε τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που γίνονται αντιληπτές στο Σύμπαν, το όργανο που οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται να χρησιμοποιήσουν για τις καλύτερες εικόνες και δεδομένα είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Σκαρφαλωμένο εκατοντάδες μίλια πάνω από την ατμόσφαιρα της Γης, ζητήματα όπως σύννεφα, ατμοσφαιρική παραμόρφωση, ταραχώδης αέρας ή ακόμη και ρύπανση δεν ανησυχούν. Οι εικόνες είναι τόσο ευκρινείς όσο το επιτρέπουν οι κάμερες και τα οπτικά μέσα και από τη θέση τους εκτός κόσμου, μπορεί να κοιτάξει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση θέλουμε. Χρησιμοποιώντας το, έχουμε δει θαύματα που δεν έχουμε φανταστεί. Ο Χαμπλ μας έδειξε πώς μοιάζει πραγματικά το Σύμπαν.

Αυτή η εικόνα συγκρίνει δύο απόψεις των στυλοβατών της δημιουργίας του Eagle Nebula που έχουν ληφθεί με το Hubble 20 χρόνια. Η νέα εικόνα, στα αριστερά, καταγράφει σχεδόν ακριβώς την ίδια περιοχή με το 1995, στα δεξιά. Ωστόσο, η νεότερη εικόνα χρησιμοποιεί το Hubble's Wide Field Camera 3, που εγκαταστάθηκε το 2009, για τη λήψη φωτός από λαμπερό οξυγόνο, υδρογόνο και θείο με μεγαλύτερη σαφήνεια. Η κατοχή και των δύο εικόνων επιτρέπει στους αστρονόμους να μελετήσουν πώς αλλάζει η δομή των πυλώνων με την πάροδο του χρόνου και παρουσιάζει ένα από τα καλύτερα παραδείγματα του τι μπορούμε να μάθουμε κάνοντας αστρονομία στο διάστημα. (WFC3: NASA, ESA / Hubble and the Hubble Heritage Team WFPC2: NASA, ESA / Hubble, STScI, J. Hester και P. Scowen (Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα))

Ωστόσο, υπάρχουν πράγματα που μπορούμε να κάνουμε από το έδαφος που είναι αναμφισβήτητα ανώτερα από οτιδήποτε μπορούμε να κάνουμε από το διάστημα. Υπάρχουν εικόνες που μπορούμε να δημιουργήσουμε και δεδομένα που μπορούμε να συλλέξουμε και είναι απλώς αδύνατο να κάνουμε από το διάστημα. Είτε χρησιμοποιούμε επίγεια τηλεσκόπια, παρατηρητήρια με μπαλόνι ή ακόμα και αεροσκάφη μεγάλου υψομέτρου, υπάρχουν πολλοί καλοί λόγοι για να παραμείνουμε εδώ στη Γη. Σίγουρα, η πτήση πάνω από την ατμόσφαιρα και η λήψη της πανκατευθυντικής προοπτικής που σας πηγαίνει στο διάστημα είναι σίγουρες νίκες για τους λάτρεις του διαστημικού τηλεσκοπίου. δεν υπάρχει τρόπος προσαρμογής της οπτικής ή ενός παρθένου παρατηρητηρίου να μπορεί να ανταγωνιστεί ένα παρατηρητήριο που δεν έχει τη Γη να αντιμετωπίσει. Αλλά υπάρχουν μερικοί πολύ επιτακτικοί λόγοι για να κάνετε αστρονομία στο έδαφος, καθώς υπάρχουν οφέλη που χάνετε τη στιγμή που πηγαίνετε στο διάστημα. Εδώ είναι οι πέντε πρώτοι.

Τα επιστημονικά όργανα της μονάδας ISIM κατεβάζονταν και εγκαταστάθηκαν στην κύρια συναρμολόγηση του JWST το 2016. Αυτά τα όργανα ήταν πλήρη χρόνια πριν, και δεν θα πάρουν καν την πρώτη τους χρήση μέχρι το 2019 το νωρίτερο. (NASA / Chris Gunn)

1.) Η τεχνολογία του διαστημικού τηλεσκοπίου είναι ξεπερασμένη, ακόμη και πριν ξεκινήσει. Για να ξεκινήσετε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο, πρέπει να αποφασίσετε τι θα προσπαθήσετε να κάνετε με αυτό, να σχεδιάσετε και να δημιουργήσετε τα όργανα σας, να τα ενσωματώσετε στο παρατηρητήριο και, στη συνέχεια, να το ξεκινήσετε. Για μια αποστολή όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, ο σχεδιασμός των οργάνων του ήταν πλήρης στις αρχές της δεκαετίας. Ένα όργανο που χτίστηκε σήμερα θα είχε ενσωματωμένο σε αυτό περίπου επτά χρόνια ανώτερης τεχνολογίας. Η εξυπηρέτηση ενός τηλεσκοπίου στο διάστημα είναι δαπανηρή, επικίνδυνη και σε ορισμένες περιπτώσεις (όπως όταν το τηλεσκόπιο σας είναι μακριά από διαστημικό σκάφος που μεταφέρει πλήρωμα), είναι πρακτικά αδύνατο. Αλλά αν το παρατηρητήριο σας είναι στο έδαφος; Απλώς βγάλτε το παλιό όργανο και βγάλτε το νέο και το παλιό σας τηλεσκόπιο είναι για άλλη μια φορά υπερσύγχρονο, στο όριο του οπτικού σχεδιασμού του.

Το τηλεσκόπιο Giant Magellan 25 μέτρων βρίσκεται υπό κατασκευή και θα είναι το μεγαλύτερο νέο επίγειο παρατηρητήριο στη Γη. Οι βραχίονες spidar, που φαίνονται να συγκρατούν τον δευτερεύοντα καθρέφτη στη θέση τους, είναι ειδικά σχεδιασμένοι έτσι ώστε η οπτική τους όψη να πέφτει απευθείας ανάμεσα στα στενά κενά στους καθρέφτες GMT. Αυτό είναι το μικρότερο από τα τρία προτεινόμενα τηλεσκόπια κατηγορίας 30 μέτρων, και είναι μεγαλύτερο από οποιοδήποτε παρατηρητήριο με βάση το διάστημα που έχει ακόμη συλληφθεί. Θα πρέπει να έχει ολοκληρωθεί έως τα μέσα της δεκαετίας του 2020. (Giant Magellan Telescope / GMTO Corporation)

2.) Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα μεγαλύτερο παρατηρητήριο στο έδαφος από ό, τι μπορείτε στο διάστημα. Μπορώ ήδη να ακούσω την αντίρρησή σας: ότι αν ξοδέψατε αρκετά χρήματα σε αυτό, θα μπορούσατε να εκτοξεύσετε ένα τόσο μεγάλο τηλεσκόπιο όσο θέλετε. Αυτό είναι αλήθεια, αλλά μόνο μέχρι ένα σημείο. Συγκεκριμένα, μέχρι το σημείο που το διαστημικό παρατηρητήριό σας πρέπει να χωρέσει στον πύραυλο που το εκτοξεύει! Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble έχει διάμετρο μόνο 2,4 μέτρα. το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο που έχει πετάξει ποτέ είναι το Herschel της ESA, στα 3,5 μέτρα. Το James Webb θα είναι μεγαλύτερο λόγω του τμηματοποιημένου σχεδιασμού του, αλλά κάθε διπλωμένο τμήμα πρέπει να χωράει πάνω στον πύραυλο που θα το εκτοξεύσει. Ακόμα και στα όνειρα της NASA, το διαστημικό τηλεσκόπιο LUVOIR ξεπερνά τα 15,1 μέτρα. Ωστόσο, στο έδαφος, δεν υπάρχουν ούτε μέγεθος ούτε περιορισμοί βάρους και τρία ανεξάρτητα τηλεσκόπια κατηγορίας 30 μέτρων σχεδιάζονται και κατασκευάζονται: το GMTO, το ELT και το TMT. Στο ραδιόφωνο, μπορούμε να γίνουμε ακόμα μεγαλύτεροι, όπως έχουν δείξει εγκαταστάσεις όπως οι Arecibo και FAST. Στην αστρονομία, το μέγεθος έχει σημασία!

Η 12η Δεκεμβρίου 2017 απόσυρση της 82ης συνεχόμενης επιτυχημένης αποστολής του Ariane 5 από τη Γαλλική Γουιάνα. Αυτή η πτήση, VA240, θα πρέπει να είναι αντιπροσωπευτική του τι βλέπει η JWST όταν ξεκινά το 2019. Ας είναι επιτυχής. για εκτόξευση στο διάστημα, έχουμε μόνο μία ευκαιρία. (Arianespace)

3.) Δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για αποτυχία εκκίνησης. Έχετε ακούσει ποτέ για το Παρατηρητήριο Carbon Orbiting της NASA, σχεδιασμένο για να βλέπει πώς το CO2 μετακινήθηκε μέσα από την ατμόσφαιρα από το διάστημα; Μάλλον όχι, αφού ο δορυφόρος απέτυχε να διαχωριστεί από τον πύραυλο κατά τα πρώτα λεπτά της εκτόξευσής του. ολόκληρο το συγκρότημα πυραύλων και διαστημοπλοίων έπεσε στον ωκεανό μόλις 17 λεπτά μετά την πρώτη απογείωση. Ο πύραυλος που θα εκτοξεύσει το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το Ariane 5, είχε 82 διαδοχικές επιτυχίες εκτόξευσης, πριν υποστεί μερική αποτυχία πριν από δύο μήνες. Πολλές διαστημικές αποστολές έχουν φτάσει σε ένα ζοφερό τέλος λόγω αποτυχίας κατά την εκτόξευση, την ανάπτυξη ή την τροχιακή εισαγωγή. Μόλις ξεκινήσετε, είναι σχεδόν αδύνατο να διορθώσετε μια αποτυχία ενός διαστημικού σκάφους όταν κάτι πάει στραβά. Από το έδαφος, αυτό δεν θα συμβεί ποτέ.

Πρώτο φως, στις 26 Απριλίου 2016, του 4 Laser Guide Star Facility (4LGSF). Αυτό το προηγμένο προσαρμοστικό σύστημα οπτικής παρέχει μια τεράστια πρόοδο από το έδαφος, αλλά είναι ένα παράδειγμα της φανταστικής υποδομής που μπορεί να κατασκευαστεί, να συντηρηθεί, να προσπελαστεί, να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί από το έδαφος. (ESO / F. Kamphues)

4.) Η επίγεια υποδομή είναι πολύ ανώτερη από οτιδήποτε έχετε στο διάστημα. Θέλετε να διατηρήσετε το διαστημικό σκάφος σας δροσερό; Καλύτερα να φέρετε όλο το ψυκτικό που χρειάζεστε κατά τη διάρκεια της αποστολής ή / και να ελπίζετε ότι το παθητικό σας σύστημα ψύξης δεν θα υποστεί ζημιά. Θέλετε να προστατευτείτε από τον Ήλιο; Βεβαιωθείτε ότι πάντα δείχνετε προς τη σωστή κατεύθυνση και ελπίζετε ότι τα γυροσκόπια σας δεν θα αποτύχουν ποτέ. Έχετε ένα οπτικό στοιχείο που υποβαθμίζει, αποτυγχάνει ή υπέστη σφάλμα; Στο διάστημα, έχετε κολλήσει με αυτό που έχετε. Αλλά στο έδαφος, μπορείτε να έχετε πολυτελείς εγκαταστάσεις συντήρησης στο χώρο του ξενοδοχείου. Ένας ελαττωματικός, βρώμικος ή κατεστραμμένος καθρέφτης μπορεί να αντικατασταθεί. τα υπέρυθρα τηλεσκόπια μπορούν να ψυχθούν επ 'αόριστον. Οι επισκευές μπορούν να γίνουν από ανθρώπινα χέρια σε πραγματικό χρόνο. νέα ανταλλακτικά και άτομα μπορούν να αποσταλούν αμέσως. Είναι ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα που το Hubble διήρκεσε σχεδόν 30 χρόνια, αλλά χρειάστηκαν πολλές αποστολές εξυπηρέτησης (και κάποια τύχη) για να το καταφέρει. Στο έδαφος, τα τηλεσκόπια ηλικίας μισού αιώνα εξακολουθούν να επιστρέφουν στην επιστήμη αιχμής. Δεν υπάρχει διαγωνισμός.

Το στρατοσφαιρικό παρατηρητήριο της NASA για την υπέρυθρη αστρονομία (SOFIA) με ανοιχτές πόρτες τηλεσκοπίου. Αυτή η κοινή συνεργασία μεταξύ της NASA και της γερμανικής οργάνωσης DLR μάς επιτρέπει να μεταφέρουμε ένα υπερσύγχρονο τηλεσκόπιο υπέρυθρης ακτινοβολίας σε οποιαδήποτε τοποθεσία στην επιφάνεια της Γης, επιτρέποντάς μας να παρατηρούμε γεγονότα οπουδήποτε συμβαίνουν. (NASA / Carla Thomas)

5.) Στη Γη, μπορείτε να παρατηρήσετε από οπουδήποτε θέλετε. Μόλις το παρατηρητήριό σας φτάσει στο διάστημα, η βαρύτητα και οι νόμοι της κίνησης διορθώνονται, ανά πάσα στιγμή, ακριβώς πού θα είναι αυτό το διαστημικό σκάφος. Πολλές αστρονομικές περιέργειες είναι ορατές από παντού, αλλά υπάρχουν μερικά θεαματικά γεγονότα που απαιτούν να βρίσκεστε σε μια πολύ συγκεκριμένη τοποθεσία σε μια συγκεκριμένη στιγμή του χρόνου. Τα απόκρυφα είναι ένα ακραίο παράδειγμα αυτού, όπου ένα μακρινό, μικρό αντικείμενο στο Ηλιακό Σύστημα περνά μπροστά από ένα αστέρι φόντου, αλλά μόνο για μια σύντομη στιγμή σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Ο πρώτος προορισμός του Ποσειδώνα Triton και του New Horizons μετά τον Πλούτωνα, MU69, και οι δύο αποκρυφισμένοι αστέρες του φόντου, με τον Triton να το κάνει τακτικά. Τα διαστημικά τηλεσκόπια δεν ήταν ποτέ αρκετά τυχερά για να τα πιάσουν, αλλά χάρη στα κινητά παρατηρητήρια όπως το SOFIA της NASA, μάθαμε πώς αλλάζει η ατμόσφαιρα του Triton με τις εποχές του και έχουμε ανακαλύψει ακόμη και ένα μικρό φεγγάρι γύρω από το MU69! Επειδή δεν βάζουμε όλα τα αυγά μας στο καλάθι τηλεσκοπίων στο διάστημα, μπορούμε να κάνουμε τη μοναδική επιστήμη που επιτρέπει το φως που φτάνει στον κόσμο μας.

Η σύνοδος κορυφής της Mauna Kea περιέχει πολλά από τα πιο προηγμένα, ισχυρά τηλεσκόπια στον κόσμο. Αυτό οφείλεται σε έναν συνδυασμό της ισημερινής θέσης της Mauna Kea, του μεγάλου υψομέτρου, της ποιοτικής όρασης και του γεγονότος ότι είναι γενικά, αλλά όχι πάντα, πάνω από τη γραμμή σύννεφων. (Συνεργασία Subaru Telescope)

Ως μπόνους, τα δύο μεγάλα πλεονεκτήματα της μετάβασης στο διάστημα μπορούν να εξισωθούν αποτελεσματικά από το έδαφος με τις σωστές τεχνολογικές καινοτομίες. Χτίζοντας τα παρατηρητήρια μας σε πολύ μεγάλα υψόμετρα σε περιοχές όπου ο αέρας είναι ακόμα - όπως στην Mauna Kea ή στις Χιλιές Άνδεις - μπορούμε αμέσως να βγάλουμε ένα μεγάλο μέρος της ατμοσφαιρικής αναταραχής από την εξίσωση. Η προσθήκη προσαρμοστικών οπτικών, όπου υπάρχει ένα γνωστό σήμα (όπως ένα φωτεινό αστέρι, ή ένα τεχνητό αστέρι που δημιουργήθηκε από ένα λέιζερ που αντανακλά από το στρώμα νατρίου της ατμόσφαιρας, 60 χιλιόμετρα πάνω) υπάρχει αλλά φαίνεται θολό, μπορεί να μας επιτρέψει να δημιουργήσουμε το σωστό " σχήμα καθρέφτη "για να απαθανατίσετε αυτήν την εικόνα, και ως εκ τούτου όλο το άλλο φως που συνοδεύει. Πρόσθετες βελτιώσεις, όπως η ταυτόχρονη χρήση πολλαπλών οδηγών, μπορούν να επιτύχουν το 99% αυτού που επιτυγχάνετε από το διάστημα, αλλά με δεκάδες ή και εκατοντάδες φορές τη δύναμη συγκέντρωσης φωτός.

Και τέλος, η ατμόσφαιρα είναι σε μεγάλο βαθμό διαφανής όχι μόνο στο ορατό φως, αλλά και σε μια μεγάλη ποικιλία μηκών κύματος που βρίσκονται εκεί έξω. Αυτά τα «ατμοσφαιρικά παράθυρα» μας επιτρέπουν να κοιτάξουμε οπουδήποτε θέλουμε στο Σύμπαν, αρκεί να περάσει το φως. Ενώ οι ακτίνες γάμμα, οι ακτίνες Χ και πολλά μήκη κύματος υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορούν πραγματικά να φανούν μόνο από το διάστημα, υπάρχουν τεράστιες περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που κυριολεκτικά είναι εξίσου καλή από την Γη. Τα ραδιοκύματα είναι το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα, όπου πολλές τάξεις μεγέθους συχνοτήτων είναι τόσο παρθένες από το έδαφος όσο και από το διάστημα. Υπάρχουν επίσης αρκετά αποτελεσματικά ατμοσφαιρικά παράθυρα σε υπεριώδες, ορατό και υπέρυθρο φως.

Η μετάδοση ή η αδιαφάνεια του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μέσω της ατμόσφαιρας. Σημειώστε όλες τις δυνατότητες απορρόφησης στις ακτίνες γάμμα, τις ακτίνες Χ και τις υπέρυθρες ακτίνες, και γι 'αυτό εμφανίζονται καλύτερα από το διάστημα. Ωστόσο, σε πολλά μήκη κύματος, όπως στο ραδιόφωνο, το έδαφος είναι εξίσου καλό. (NASA)

Υπάρχουν πολλοί καλοί λόγοι για να κάνουμε αστρονομία από το διάστημα και ένα πλήθος από εντυπωσιακά αντικείμενα που μπορούμε να δούμε και μήκη κύματος που μπορούμε να εξερευνήσουμε που διαφορετικά μας κλείνουν από το έδαφος. Αλλά από την άποψη της ευελιξίας, της αξιοπιστίας, της συντήρησης, του μεγέθους και της τεχνολογίας αιχμής, η Γη εξακολουθεί να είναι το καλύτερο μέρος. Καθώς οι τοποθεσίες μεγάλου υψομέτρου και τα παρατηρητήρια με αερόστατο ή αεροσκάφη γίνονται πιο κοινά, πρέπει να ανησυχούμε όλο και λιγότερο για την παλαιότερη νέμεση του αστρονόμου: σύννεφα. Εάν μπορούμε να διατηρήσουμε τους ουρανούς μας καθαρούς και σκοτεινούς, η αστρονομία με βάση τη Γη θα συνεχίσει να αποκαλύπτει νέα μυστικά για το Σύμπαν για τις επόμενες γενιές.

Το Starts With A Bang είναι τώρα στο Forbes και αναδημοσιεύεται στο Medium χάρη στους υποστηρικτές του Patreon. Ο Ethan έχει συγγράψει δύο βιβλία, το Beyond The Galaxy και το Treknology: The Science of Star Trek από το Tricorder στο Warp Drive.