ハッブルは火星でどのような詳細を見ることができますか？

私は、近未来の主人公が火星軌道のステーションに取り付けられた望遠鏡を通して地球を観察するSF小説のシーンを研究しています。私の目標は、どれだけ詳細に合理的に識別できるかを理解することです。

ハッブル望遠鏡は、おそらく私の目的にとって妥当な比較です。ハッブルが接近して火星を撮影した画像を見つけましたが、それらが可能な限り最高の解像度を表しているのか、それとも単にその時点で選択または利用可能な解像度を表しているのか、あるいは実際、惑星全体がより高い解像度で撮像されたのかはわかりません一般的なメディアで公開されている写真よりも解像度が高い。

ハッブルのような望遠鏡は、以下の記事に表示されるよりもはるかに詳細を観察できますか？もしそうなら、合理的に何が解決されるでしょうか？大都市？個々の建物？

Vox.comのハッブルからは、信じられないほど遠くにある銀河を見ることができます。火星と土星を見ると、次のようになります。

上記：からクロップドソース NASA、ESA、およびSTScIの

上：Source NASA / Hubble からトリミング

拡大を忘れてください。望遠鏡を知っている人は、倍率に関しては考えません。重要なのは、角度分解能、つまり分解能です。つまり、楽器で見ることができる細部の角度の大きさです。

経験則：可視光を使用する場合、直径10 cmの望遠鏡の分解能は1秒角です。数値は反比例します。20 cmの望遠鏡は、サイズが0.5秒角の細部を解像します。1メートルの望遠鏡は0.1秒角を解決します。

ハッブルの口径（直径）は2.4 mであるため、分解能は0.04秒角です。

地球と火星間の最小距離は約5,500万kmであり、まれにしか発生しません。最大距離は400 mil kmです。「平均」距離は225 mil kmです（ただし、実際の距離は常に変化します）。

55 mil kmで0.04 arcsecのタンジェントを適用しましょう：

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

10 kmです。主要な地理的特徴のみを見ることができます。

建物を表示するには（縮尺10 mまで）、解像度を1000倍にする必要があります。これは、2.4 kmの開口部を意味します。古典的な望遠鏡のデザインはどれもそれを提供できません。いくつかの種類の干渉計設計-複数のミラーが数km離れて配置され、単一の巨大なミラーとして機能するように光学的に結合された大きなフラットフィールドである必要があります（まあ、これはもっと直感的な説明です）。

これは、アリゾナ州フラッグスタッフ近くの海軍精密光学干渉計に似ています。

Valles Marinerisの幅が広く平らな部分の一部は、干渉計の適切な位置を提供する場合があります。Acidalia Planitiaは、巨大な干渉計を構築するためのスペースをさらに提供し、一般的な構造を構築するのに適した場所である必要があります。本や映画の多くが火星人が物語を設定した場所です。ただし、大きくて適度に平坦なフィールドであれば機能します。

上記のすべては、地球と火星の間の最も近いアプローチの距離を想定しています。実際には、距離はそれよりも大きいため、開口部を大きくする必要があります。建物などの構造物を区別する場合は、数十kmのベースで干渉計を検討します。

おそらく、干渉計は軌道上に構築できますが、ミラー間の距離が並外れた精度で維持されるようにする必要があります。惑星表面では、地面が必要な剛性を提供します。あなたがしなければならない宇宙では...私は知らない、スペースマジックを使用してください。

$10^{-7}$は約5460万kmであるため、理論上の最小解像度は5〜6 kmです。そのため、大都市は多くのコントラストがある場合に表示される可能性があります。至近距離では、火星の観測者が地球の夜側を真っ直ぐに見ているため、明るく照らされた都市は見つけやすいかもしれませんが、一方で、彼らは太陽を多少真っ直ぐに見ているかもしれません。問題。それでも、距離がわずか7000万または8000万kmで、太陽からの角度がより管理しやすい場合があるため、UVで10 km、可視光で20 kmの解像度が信頼できます。