Hubble có thể nhìn thấy chi tiết nào trên sao Hỏa?

Tôi đang nghiên cứu một cảnh cho một cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng trong đó các nhân vật chính trong tương lai gần quan sát trái đất thông qua một kính viễn vọng gắn trên trạm trên quỹ đạo Sao Hỏa. Mục tiêu của tôi là hiểu được bao nhiêu chi tiết hợp lý họ có thể nhận ra.

Kính thiên văn Hubble có lẽ là một so sánh hợp lý cho mục đích của tôi. Tôi đã tìm thấy hình ảnh Hubble chụp sao Hỏa trong một cách tiếp cận gần, nhưng tôi không biết liệu những hình ảnh đó có độ phân giải tốt nhất có thể hay đơn giản là độ phân giải được chọn hoặc có sẵn tại thời điểm đó, hoặc thực sự, nếu toàn bộ hành tinh được chụp ở mức cao hơn độ phân giải hơn hình ảnh được công bố trên các phương tiện truyền thông phổ biến.

Kính viễn vọng giống như Hubble có thể quan sát chi tiết lớn hơn đáng kể so với hiển thị trong bài viết dưới đây không? Nếu vậy, những gì có thể được giải quyết hợp lý? Thành phố lớn? Tòa nhà cá nhân?

Từ Hubble của Vox.com có thể thấy các thiên hà ở rất xa. Đây là những gì xảy ra khi nó nhìn vào Sao Hỏa và Sao Thổ.

ở trên: Cắt từ Nguồn NASA, ESA và STScI

ở trên: Cắt từ Nguồn NASA / Hubble

Hãy quên đi sự phóng đại. Những người biết kính viễn vọng không nghĩ về mặt phóng đại. Vấn đề là độ phân giải góc hoặc sức mạnh phân giải: kích thước góc của các chi tiết nhỏ nhất mà bạn có thể nhìn thấy trong một nhạc cụ.

Quy tắc ngón tay cái: khả năng phân giải của kính thiên văn có đường kính 10 cm là 1 cung giây khi sử dụng ánh sáng khả kiến. Các con số tỷ lệ nghịch với nhau. Một kính viễn vọng 20 cm phân giải chi tiết kích thước 0,5 arcsec. Một kính viễn vọng 1 mét phân giải 0,1 arcsec.

Hubble có khẩu độ (đường kính) 2,4 m, vì vậy khả năng phân giải của nó là 0,04 arcsec.

Khoảng cách tối thiểu giữa Trái đất và Sao Hỏa là khoảng 55 triệu km và nó chỉ xảy ra rất hiếm khi. Khoảng cách tối đa là 400 triệu km. Khoảng cách "trung bình" là 225 triệu km (nhưng khoảng cách thực tế thay đổi theo thời gian).

Hãy áp dụng tiếp tuyến 0,04 arcsec ở 55 triệu km:

https://www.wolframalpha.com/input/?i=tan(0.04+arcseconds)+*+55000000

Đó là 10 km. Nó sẽ chỉ có thể nhìn thấy các tính năng địa lý chính.

Để xem các tòa nhà (xuống tới quy mô 10 m), nó sẽ cần tăng 1000 lần độ phân giải. Điều đó có nghĩa là khẩu độ 2,4 km. Không có thiết kế kính thiên văn cổ điển nào có thể cung cấp điều đó. Nó sẽ phải là một loại thiết kế giao thoa kế - một trường lớn, bằng phẳng, nơi một vài gương được đặt cách nhau vài km và được ghép với nhau để hoạt động như một tấm gương lớn (tốt, đây là - một cách giải thích trực quan hơn).

Nó sẽ tương tự như Giao thoa kế quang học chính xác của Hải quân gần Flagstaff, Arizona.

Một số phần rộng, bằng phẳng của Valles Marineris có thể cung cấp một vị trí tốt cho giao thoa kế. Acidalia Planitia sẽ cung cấp nhiều không gian hơn để xây dựng các giao thoa kế khổng lồ, và sẽ là một nơi tốt để xây dựng các công trình nói chung - bằng phẳng đến tận chân trời; đó là nơi mà phần lớn cuốn sách / bộ phim Người sao Hỏa đặt câu chuyện của họ. Nhưng bất kỳ lĩnh vực lớn, hợp lý bằng phẳng sẽ làm việc.

Tất cả những điều trên giả định khoảng cách tiếp cận gần nhất giữa Trái đất và Sao Hỏa. Trong thực tế, khoảng cách lớn hơn thế, vì vậy khẩu độ phải tăng. Bạn đang dự tính một giao thoa kế với cơ sở hàng chục km nếu bạn muốn phân biệt các cấu trúc như các tòa nhà.

Có thể hình dung, giao thoa kế có thể được xây dựng trên quỹ đạo, nhưng bạn phải đảm bảo rằng khoảng cách giữa các gương được duy trì với độ chính xác phi thường. Trên bề mặt hành tinh, mặt đất cung cấp độ cứng cần thiết. Trong không gian bạn phải ... Tôi không biết, sử dụng phép thuật không gian.

$10^{-7}$là khoảng 54,6 triệu km, vì vậy độ phân giải tối thiểu theo lý thuyết là giữa 5 quảng cáo 6 km. Vì vậy, các thành phố lớn có thể được nhìn thấy nếu chúng có nhiều độ tương phản. Vì ở cách tiếp cận gần nhất, một người quan sát trên Sao Hỏa đang nhìn thẳng vào phía ban đêm của Trái đất, mặt khác, một thành phố được chiếu sáng tốt có thể dễ dàng nhận ra, họ cũng đang nhìn thẳng vào Mặt trời, có thể cho một số ít các vấn đề. Tuy nhiên, sẽ có những lúc khoảng cách chỉ 70 hoặc 80 triệu km và góc từ Mặt trời dễ quản lý hơn, do đó, độ phân giải 10km trong UV, 20 trong ánh sáng khả kiến ​​là đáng tin cậy.