Könnte ein Spionagesatellit im Orbit wieder für Astronomie eingesetzt werden?

Da das National Reconnaissance Office der NASA einen übrig gebliebenen Spiegel in Hubble-Größe anbot, der für das WFIRST-Weltraumteleskop verwendet werden könnte, frage ich mich, ob das NRO Satelliten in Betrieb hat, die ähnliche Astronomie durchführen könnten? Wären die Instrumente, die wahrscheinlich von bestehenden Spionagesatelliten zur Erdbeobachtung (optisch und per Funk) verwendet werden, für die Astronomie nützlich?

Hier ist die umgekehrte Frage, die von XKCD berücksichtigt wird.

Antworten (3)

Überraschenderweise ja, zumindest in einigen wenigen Fällen. Es gibt Aspekte der Astronomie, die durchgeführt werden könnten, indem man einen Spionagesatelliten auf Objekte des Sonnensystems neben der Erde richtet.

Wie Ihnen jeder Fotograf sagen wird, nimmt die Helligkeit eines ausgedehnten, aufgelösten Objekts wie einer Person oder der Scheibe eines Planeten nicht mit der Entfernung zwischen Ihnen und dem Objekt ab, und so sieht die Oberfläche des Mondes oder des Mars aus ungefähr so ​​hell für den Spionagesatelliten wie die Erdoberfläche direkt darunter.

Wenn Sie 10-mal weiter entfernt sind, ist die Lichtmenge von jedem Punkt auf der Oberfläche 100-mal geringer, aber die Gesamtfläche der Scheibe des Objekts, die zu jeder Quadratbogensekunde des Raumwinkels (oder jedem Pixel) beiträgt, ist 100-mal größer.

Solange also die Lagesteuerung des Raumfahrzeugs dem optischen Auflösungsvermögen des Teleskops für die Erdabbildung entspricht, könnte es möglicherweise zur hochauflösenden Überwachung der Oberfläche des Mondes oder des Mars verwendet werden.

Natürlich ist der Mars in Opposition immer noch ziemlich klein, aber diese großartige Antwort zeigt ein Hubble-Bild der Oberflächenmerkmale des Mars, und es wird wegen der 50% größeren Entfernung von der Sonne und der durchschnittlichen Albedo um den Faktor 2 dunkler sein Der Mond ist nur etwa 0,1 im Vergleich zu 0,3 der Erde (siehe hier und hier ), also wird er auch etwas dunkler sein, aber nicht um eine Größenordnung.

Da der Bildsensor des Spionagesatelliten sicherlich eine Pixeldichte aufweisen wird, die der ultimativen optischen Auflösung entspricht, sollte es auch hier keine grundsätzliche Grenze geben.

Nebenbei:

Wie in einer anderen Frage und ihren Antworten erörtert, erreicht die Auflösung eines Orbitalteleskops, das durch die Atmosphäre auf die Erdoberfläche hinunterschaut, die Sehgrenze erst bei einer Öffnung von einigen Metern (im Gegensatz zum Blick nach oben durch die Atmosphäre, wo eine Öffnung von 15 to 20 Zentimeter ist ohne adaptive Optik meist an der Seeing-Grenze), so dass der Sensor tatsächlich schon an die Beugungsgrenze der größeren Blende angepasst ist.

Was ist mit der Brennweite?
Um es klar zu sagen, ich gehe davon aus, dass Sie hier von scheinbarer Helligkeit sprechen, nicht von Leuchtkraft?
@TylerH Begriffe, die sich auf ein unaufgelöstes sternähnliches Objekt beziehen, gelten hier nicht, da ich von einem erweiterten, aufgelösten Objekt spreche, in diesem Fall dem Bild der Scheibe eines Planeten (oder des Mondes). Die Einheiten wären Watt pro Flächeneinheit (Teleskopöffnung) pro Raumwinkeleinheit nach Integration über einen geeigneten Wellenlängenbereich, der bisher am besten mit dem Begriff Radiance übereinstimmt , aber mit keinem der von Ihnen erwähnten Begriffe.
Hmmm ... Laie hier, aber ... wenn es um Fotografie mit sichtbarem Licht geht, gibt es nicht einen himmelweiten Unterschied zwischen dem primären Ziel eines Spionage-Sats (Auflösung) und eines Astronomie-Sats (Spiegelgröße, um so viel zu bekommen Licht wie möglich von schwachen Objekten)?
@DevSolar Sowohl die Auflösung als auch die Lichtsammlung nehmen mit zunehmender Blende zu. Denken Sie bei Spionagesatelliten daran, dass sie sich mit etwa 7 Kilometern pro Sekunde relativ zum Boden bewegen und möglichst viele unverwackelte Bilder machen möchten, daher ist auch eine sehr kurze Belichtungszeit durch die große Blende wichtig , nicht nur die Auflösung eines perfekt getimten Bildes. Die vollständige Diskussion ist außerhalb von ein paar Kommentaren gedacht. Es gibt viele Arten von Beobachtungen in der gesamten Astronomie, und nicht alle müssen auf die dunkelsten Objekte drängen. Der Durchsatz spielt jedoch immer noch eine Rolle
@DevSolar Erwägen Sie, eine neue Frage zu stellen? Vielleicht "Was wären die Hauptunterschiede zwischen ..." oder so ähnlich?

Spionagesatelliten werden verwendet, um ein wirklich helles Objekt zu betrachten: die Erde bei Tag. Das erfordert kurze Belichtungszeiten, Detektorrauschen ist kein Problem und Sie möchten ein S/W- oder Vollfarbbild.

Astronomische Teleskope werden verwendet, um sehr schwache Objekte (Größe 20 Sterne) zu betrachten, daher benötigen sie weitaus empfindlichere Detektoren und längere Belichtungszeiten mit genauer Nachführung. Sie müssen auch Spektroskopie machen.

Wenn Sie also jetzt einen Spionagesatelliten in die Umlaufbahn bringen und ihn in die andere Richtung richten, würden Sie keine sehr guten Ergebnisse erzielen.

Sie könnten der Wissenschaft jedoch mit Erdbeobachtung helfen.
Spionagesatelliten machen nicht nur Schwarzweiß und Vollfarbe. Sie möchten auch andere Wellenlängen, die für Falschfarbenbilder verwendet werden können. Es gibt eine Million Anwendungen für andere Wellenlängen.
Satelliten werden auch verwendet, um die Erde bei Nacht zu beobachten. Sie verkehren nicht nur tagsüber. Verwandte: NASAs schwarzer Marmor ( nasa.gov/mission_pages/NPP/news/earth-at-night.html )

Ja! Gammastrahlenausbrüche aus dem Weltraum wurden tatsächlich zuerst von den VELA-Spionagesatelliten entdeckt, die nach versteckten Atomtests suchten. Die Originalarbeit von 1973 Observations of Gamma-Ray Bursts of Cosmic Origin (auch hier , Klebesadel, Strong and Olson, 1973, ApJ 182:L85-L88). Das Papier gibt an:

Die Beobachtungen wurden von Detektoren auf den vier Vela-Raumsonden Vela SA, SB, 6A und 6B gemacht, die in fast gleichen Abständen auf einer kreisförmigen Umlaufbahn mit einem geozentrischen Radius von ~1,2 x 10^5 km angeordnet sind.

Die großen Umlaufbahnen bedeuten, dass die Ankunftszeit aufgrund der Lichtgeschwindigkeit (~ 3 x 10 ^ 5 km / s) um einen Bruchteil einer Sekunde variiert, was es den Autoren ermöglichte, zumindest für einige der Ereignisse die Quelle zu verifizieren nicht in Richtung Erde oder Sonne.

Ankunftszeitunterschiede wurden ungefähr in allen Fällen und ziemlich genau (±0,05 s) für eine Reihe von Fällen abgeleitet. Für eine Koinzidenz von zwei Raumfahrzeugen definiert die Transitverzögerung einen Kreis auf der Himmelskugel, auf dem die Quellenposition liegen muss. Für drei Raumfahrzeuge können wir sich schneidende Kreise definieren, deren Schnittpunkte die Quellenposition und ihr Spiegelbild in der Orbitalebene des Raumfahrzeugs darstellen, eine derzeit ungelöste Mehrdeutigkeit. Dennoch war es durch diese Technik möglich, die Sonne als Quelle auszuschließen. Außerdem wurde in keinem der 16 Fälle eine enge Korrelation mit irgendwelchen aufgezeichneten Hinweisen auf Sonnenaktivität gefunden.

Es wurde ein Ereignis beobachtet, das mit ziemlicher Sicherheit mit einem Sonnenausbruch in Verbindung gebracht wurde. Er unterscheidet sich deutlich von den hier berichteten 16 Bursts und wird zu einem späteren Zeitpunkt im Detail beschrieben.

Das ist ein guter Punkt (und ein guter Fang). Da das OP sowohl Funk als auch optisch erwähnt, sollten die Antworten nicht nur auf optisch beschränkt sein (wie die anderen im Moment).