Ist es möglich, ein so kleines Objekt wie den Tesla Roadster im Sonnensystem zu verfolgen?

Ein so kleines Objekt wie der Tesla Roadster kann nicht bis über die Marsumlaufbahn hinaus verfolgt werden. Der Tesla ist zu klein, oder der Platz ist zu groß, oder beides. Die Tatsache, dass der Booster noch angeschlossen ist und alles ziemlich hell ist, macht die Sache ein wenig einfacher, sodass wir ihn möglicherweise noch eine ganze Weile verfolgen können (obwohl es Ihnen möglicherweise schwer fallen wird, wertvolle Hubble-Zeit zu gewinnen, um ihn auszurichten beim Roadster-Booster, es gibt billigere Teleskope auf der Erde, wo Sie vielleicht mehr Glück haben). Siehe uhohs ausgezeichnete Antwort für eine detailliertere Analyse.

Warum der Unterschied?

Die Voyager richtet aktiv eine Antenne auf die Erde und sendet nach besten Kräften. Wir richten einige unserer größten Empfangsantennen auf die Voyager aus und hören nach besten Kräften zu. Wir bekommen eine Handvoll Bytes pro Sekunde (wenn nicht sogar pro Stunde) durch. Ohne solche Bemühungen würden wir es nie finden.

Die andere Antwort macht gute Punkte darüber, dass Voyager aktiv sendet - aber es gibt noch etwas zu beachten.

Teleskope sind darauf ausgelegt, sehr weit entfernte Dinge zu sehen – Teleskope im Weltraum noch mehr. Sie sind dafür gebaut, extrem weit entfernte Objekte zu sehen und haben Schwierigkeiten, nahe Objekte klar zu sehen ( obligatorisches xkcd ). Da sie dafür ausgelegt sind, sehr weit entfernte Objekte zu sehen, können sie jeweils nur einen winzigen Teil des Himmels (Winkelabstand) sehen: und es gibt viel Himmel.

Wir haben jedoch eine ziemlich gute Vorstellung davon, wohin der Roadster fährt , sodass wir den Bereich zumindest eingrenzen können. Im Laufe der Zeit würde ich erwarten, dass Erde und Mars ihre Umlaufbahn stören und sie unvorhersehbarer machen, aber für die nächsten paar Jahre sollten wir in der Lage sein, ihre allgemeine Position herauszufinden.

Wenn wir das wissen, könnten wir Teleskope auf sein allgemeines Gebiet richten und suchen. Dies ist jedoch schlimmer als das Nadel-im-Heuhaufen-Problem. Es wäre eher so, als würde man einen Heuhaufen von der Größe von Texas auf den Mond fallen lassen, mit einer Nadel, die irgendwo oben platziert ist. Sie können jeweils nur 10 m ² durchsuchen , und Texas hat eine Menge m ² . Selbst wenn sich die Nadel im Blickfeld des Teleskops befindet, bemerken Sie es möglicherweise nicht, es sei denn, die Sonne oder ein anderer heller Körper trifft im richtigen Winkel darauf, um in Ihre Richtung zu reflektieren. Sie gibt kein eigenes Licht ab.

Ihre Frage erwähnte "den" Roadster, scheint aber auch allgemeiner auf Objekte der Größe "eines" Roadsters anwendbar zu sein. Ein ähnliches Problem wäre die Verfolgung von J002E3 , von der allgemein spekuliert wird, dass es sich um eine alte Apollo-Rakete handelt. Wir wissen, dass es da draußen ist, und hin und wieder erhaschen wir einen Blick, aber es ist notorisch schwer zu verfolgen und der Erde viel näher als der Roadster. Es gibt auch kein Licht ab und überträgt nichts. Es hat die Größe eines Autos und ist in der gleichen Größenordnung von der Erde entfernt, um ein gutes reales Beispiel dafür zu liefern, wie schwierig dies sein kann.

Wenn Elon jederzeit wissen wollte, wo sich sein Auto befindet, wäre es besser gewesen, es mit einem RTG (oder Solarpanels) und einer High-Gain-Antenne auszustatten .

tl; dr: Wenn der Roadster etwa 1 AE von der Erde und der Sonne entfernt ist, hat er eine scheinbare Helligkeit$m$gleich ihrer absoluten Größe$M$oder +28. Laut Wikipedia beträgt die Grenzgröße von Hubble +31, und für große erdgebundene Observatorien, die mit Skyglow zu kämpfen haben, liegt die Grenzgröße im Bereich von +24 bis +26, abhängig von Blende, Bedingungen, adaptiver Optik, Belichtungszeit usw Der Roadster wird also sicher noch mindestens ein, zwei Monate optisch trackbar sein, wenn nicht noch viele mehr!

Dank des (vermutlich) noch angebrachten Raketenkörpers der 2. Stufe, des Startpunkts in der Nähe der Erde und der leichten Exzentrizität wird Roadster tatsächlich für eine ganze Weile ortbar sein!

oben: Aus dieser Antwort , ursprünglich von hier .

Ich werde die 8 x 3,6 Meter große weiße 2. Stufe als eine 6-Meter-Diffusionskugel (ical cow) mit einer Albedo von 0,3 zur Größenordnungsschätzung charakterisieren.

Der Ausdruck für die absolute Größe$M_{Abs}$durch Umstellen der Gleichung hier ist:

Für die Raumsonde „sphärische Kuh“ ergibt sich daraus eine absolute Helligkeit von +28. Sie erhalten die gleiche Antwort, wenn Sie mit der Sonne bei einer Größe von -27 beginnen und dann wissen, dass ein 6-Meter-Kreis bei 1 AE von der Sonne 1E-22 ihres Sonnenscheins abfängt, -27 + 2,5 * 22 = +28!

Wenn Sie die absolute Helligkeit eines Objekts kennen, berechnen Sie die scheinbare Helligkeit$m$mit:

wo$d_{SR}$und$d_{RE}$sind die Distanzen Sonne-Roadster und Roadster-Erde, jeweils normiert mit 1 AE, und der Faktor$O(1)$ist das Phasenintegral , der Ordnung eins, unter Berücksichtigung der Winkeldifferenz zwischen der Beleuchtungsrichtung und der Betrachtungsrichtung. In einer Größenordnungsrechnung wird dies erst dann wirklich bedeutsam, wenn sich der Körper zwischen Sonne und Betrachter bewegt. Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Absolute_magnitude#Solar_System_bodies_(H) .

Wenn der Roadster beispielsweise etwa 1 AE von der Erde und der Sonne entfernt ist, hat er eine scheinbare Helligkeit$m$gleich ihrer absoluten Größe$M$oder +28. Laut Wikipedia beträgt die Grenzgröße von Hubble +31, und für große erdgebundene Observatorien, die mit Skyglow zu kämpfen haben, liegt die Grenzgröße im Bereich von +24 bis +26, abhängig von Blende, Bedingungen, adaptiver Optik, Belichtungszeit usw Der Roadster wird also sicher noch mindestens ein, zwei Monate optisch trackbar sein, wenn nicht noch viele mehr!

oben: Oben: Entfernungsdaten von JPLs Horizons , gezeichnet mit Python von hier . Unten: Geschätzte scheinbare Helligkeit unter Verwendung von Entfernungen von Horizonten plus Mathematik, die hier im Text gezeigt werden. Ihr Kilometerstand kann variieren, aber wahrscheinlich innerhalb von +/-2 Größenordnungen von "offiziellen" Vorhersagen, wenn sie herauskommen. HINWEIS: Diese Antwort zeigt, dass Horizons +21 bei 30 Tagen vorhersagt, 4 Größenordnungen heller als das, was ich hier habe.

Hier sind einige der ersten optischen Sichtungen von Roadster. Mit diesen kann die Umlaufbahn verfeinert werden, was es Teleskopen mit viel größeren Öffnungen viel einfacher macht, ihre Position in der Zukunft genau zu bestimmen, wenn sie sich immer weiter von der Erde entfernt und die Lichtsammelkraft von Teleskopen mit größeren Öffnungen benötigt.

Ein wirklich cooles GIF ist im Space.com-Artikel Observatory Spots Elon Musk's Tesla Roadster Zooming Through Space (Video) zu sehen . Es ist über 7 MB groß, daher kann ich es hier nicht hinzufügen. Hier sind jedoch zehn Frames von irgendwo in der Mitte. Trotzdem sollten Sie sich das Ganze ansehen.

DEMIOS-Bild unten, von hier aus auch von Jonathan McDowell getwittert . Der kleine Punkt in der Nähe der Mitte, der sich nach rechts und oben bewegt, ist Roadster im reflektierten Sonnenlicht, wahrscheinlich hauptsächlich von der weißen FH-2. Stufe, die noch angebracht ist.

Heute Morgen um 6:09 Uhr Ortszeit hat das Space Surveillance & Tracking Center von Elecnor Deimos aus Südspanien ein sich bewegendes Objekt in einer Entfernung von 520.000 km und nur 20 Bogenminuten von der vorhergesagten Position des von Starman angetriebenen Tesla Roadster entfernt erfasst wurde während eines historischen Ereignisses am 6. Februar 2018 vom Falcon Heavy-Fahrzeug von SpaceX in Richtung Mars gestartet. Ob das beobachtete Objekt das Tesla-Fahrzeug selbst oder die obere Stufe der Trägerrakete ist, muss noch bestätigt werden. (Betonung hinzugefügt)

Später:

Elecnor Deimos Space Surveillance and Tracking Centre, Deimos Sky Survey (DeSS), hat neue Bilder des von Spacemans angetriebenen Tesla Roadster auf seinem Weg zum Mars erhalten. Es wurde bestätigt, dass das Fahrzeug immer noch an der oberen Stufe der Trägerrakete Falcon Heavy von SpaceX befestigt ist.

Die Bilder, die das Fahrzeug in einer Entfernung von 720.000 km von der Erde (fast doppelt so weit wie der Mond) aufgenommen haben, zeigen einen Flimmereffekt, der darauf hindeutet, dass sich der Tesla Roadster schnell dreht.

Kommentiert/beschnitten:

Original-GIF, das sich bewegende Raumfahrzeuge mit variabler Helligkeit zeigt, während sie sich drehen:

unten: Deimos Sky Survey (DeSS) ist ein Projekt zur Detektion und Verfolgung erdnaher Weltraumobjekte. Von hier .

Der Roadster selbst? Nein. Asteroidenvermessungen sind nicht wirklich darauf ausgelegt, so kleine Dinge zu verfolgen.

Der Roadster ist jedoch immer noch an der Oberstufe des Falcon Heavy befestigt. Die gesamte Anordnung hat ungefähr die gleiche Größe und Helligkeit wie eine Apollo-Oberstufe, und wie die Entdeckung des „Asteroiden“ J002E3 zeigt, wird sie wahrscheinlich von Zeit zu Zeit bei Himmelsdurchmusterungen auftauchen. Erwarten Sie, dass es in ein paar Jahren vorläufige Asteroidenidentifikatoren aufnimmt.