成群的小卫星可以像一个巨大的太空望远镜。-王其杉博客|程序员|科技新闻
不久,詹姆斯·韦伯太空望远镜就要发射了,这是一项巨大而复杂的工程壮举,但都是一体的。目前这是一件好事,但新的研究表明,在不久的将来,像韦伯这样的巨型望远镜可能会被成群结队的小型宇宙飞船所取代(至少会被增强)。
以色列本古里安大学的一项进步是所谓的合成孔径系统能力的飞跃。这是一种技术,一台小型相机在空间中移动,在移动过程中捕捉图像,并且通过对收集到的数据进行非常仔细的分析,它可以产生像大得多的相机所产生的图像——基本上是合成一个更大的光圈。
正如今天在optica上发表的一篇论文所记载的,这个团队以一种有趣的方式跳过了现有的方法。两颗卫星围绕一个圆的边缘同步移动,在移动过程中收集数据并将其传送到第三个静止的卫星上;这个圆描述了两个摄像头正在创建的合成孔径。
“我们发现你只需要望远镜镜头的一小部分就能获得高质量的图像,”领导这项研究的BGU研究生AngikaBulbul在新闻发布会上解释说。“即使使用低至0.43%的透镜周界光圈,与基于镜/透镜的成像系统的全光圈面积相比,我们也能获得相似的图像分辨率。”
换句话说,他们基本上能够得到50倍大小的相机的结果。这在任何地方都会令人印象深刻,但在太空中,这一点尤为重要。把像韦伯这样巨大而复杂的物体送入轨道是一项极其复杂和旷日持久的工作。它把很多鸡蛋放在一个篮子里(经过仔细检查和复查)。
但是,如果你可以用几个卫星一起工作,如果失败了就更换一个,那就真的打开了这个领域。“我们可以削减巨大的成本,时间和材料所需的巨大传统光学空间望远镜与大曲面镜,”布尔说。
然而,太空望远镜的一个挑战是,它们需要以极高的精度进行测量。保持一颗卫星完全静止是非常困难的,更不用说让它完全移动到一毫米之内了。
为了保持跟踪,现在许多卫星在计算与运行有关的各种情况时,都使用可靠的固定光源,如明亮的恒星作为参考点。一些天文学家甚至用激光激发大气中的一个高点,为这些系统提供一种人造恒星。
这些方法都有各自的优点和缺点,但麻省理工学院的研究人员认为,他们已经找到了一种更持久、更高精度的解决方案:一颗“导航星”卫星,它可以坐在数千英里外,在地球及其轨道区域训练强大的激光。
这种光源将是可靠的、稳定的和高度可见的;卫星可以利用它来计算它们的位置,以及由热和辐射引起的成像设备的微小变化,这在一定程度上可能与实际的恒星或大气点是不可能的。
这两项有趣的技术仍在实验室里,但理论是所有重大进展的起点,而且可能在几年后,成群的卫星将被送入太空,不是为了提供地面通信,而是为了创造一个可以观察宇宙的大型合成望远镜。