Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης ενός τηλεσκοπίου με βάση το έδαφος

Στις αρχές του 17ου αιώνα, ο Γαλιλαίος Γαλιλαίος έδειξε το τηλεσκόπιο του στους ουρανούς και σημείωσε ουράνια σώματα όπως τα φεγγάρια του Δία. Τα τηλεσκόπια έχουν διανύσει πολύ δρόμο από τα πρώτα τηλεσκόπια από την Ευρώπη. Αυτά τα οπτικά όργανα τελικά εξελίχθηκαν στα γιγαντιαία τηλεσκόπια που κάθονταν σε παρατηρητήρια στις κορυφές των βουνών και των ηφαιστείων όπως η Mauna Kea στη Χαβάη. Οι αστρονόμοι και οι επιστήμονες έδωσαν ακόμη και τις δημιουργίες τους στο διάστημα για να συμπληρώσουν τα δεδομένα που παρέχονται από τα τηλεσκόπια που βασίζονται στη Γη. Παρά την ευκολία των επίγειων τηλεσκοπίων, διαθέτουν μερικά μειονεκτήματα που δεν έχουν τα διαστημικά τηλεσκόπια.

Τα επίγεια τηλεσκόπια στο έδαφος κοστίζουν περίπου 10 έως 20 φορές λιγότερο από ένα συγκρίσιμο διαστημικό τηλεσκόπιο. Η κοστολόγηση ενός διαστημικού τηλεσκοπίου όπως το τηλεσκόπιο Hubble περιλαμβάνει το κόστος των υλικών, την εργασία και την εκτόξευσή του στο διάστημα. Τα τηλεσκόπια στη Γη κοστίζουν λιγότερο επειδή δεν χρειάζεται να εκτοξευτούν στο διάστημα και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός επίγειου τηλεσκοπίου δεν είναι τόσο ακριβά. Τα δύο επίγεια τηλεσκόπια Δίδυμοι κοστίζουν το καθένα περίπου 100 εκατομμύρια δολάρια. λαμβάνοντας υπόψη ότι το τηλεσκόπιο Hubble κόστισε στους φορολογούμενους των ΗΠΑ περίπου 2 δισεκατομμύρια δολάρια.

Παρά την ποιότητα κατασκευής, όλα τα τηλεσκόπια χρειάζονται κάποιο είδος συντήρησης. Οι μηχανικοί στη Γη μπορούν εύκολα να συντηρήσουν και να διορθώσουν δυσλειτουργίες σε επίγεια τηλεσκόπια, ενώ μια ομάδα αστροναυτών και μια δαπανηρή διαστημική αποστολή θα πρέπει να συγκεντρωθούν για τυχόν αποτυχίες στο διάστημα τηλεσκόπια. Κάθε διαστημική αποστολή φέρνει τους δικούς της κινδύνους, όπως αποδεικνύεται από τις καταστροφές του Challenger και της Κολούμπια. Τα επίγεια τηλεσκόπια έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, διότι μπορούν να επισκευαστούν σχετικά εύκολα. Η NASA έχει πραγματοποιήσει αρκετές αποστολές εξυπηρέτησης στο Χαμπλ, για να μην αναφέρουμε πολλές επικίνδυνες αποστολές επισκευής που οδήγησαν τους αστροναύτες να επιπλέουν στο διάστημα για να διορθώσουν χειροκίνητα τα προβλήματα του Χαμπλ.

Λόγω της ευαισθησίας τους σε περιβαλλοντικούς παράγοντες, τα επίγεια τηλεσκόπια θα πρέπει να τοποθετηθούν σε συγκεκριμένα σημεία. Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί πρέπει να λάβουν υπόψη τους διαφορετικούς φυσικούς παράγοντες όταν βρουν μια κατάλληλη τοποθεσία για να τοποθετήσουν ένα επίγειο τηλεσκόπιο. Τα παρατηρητήρια τείνουν να βρίσκονται σε μεγαλύτερα υψόμετρα - 18 χιλιόμετρα (11,2 μίλια) πάνω από τη Γη κοντά τον ισημερινό και πάνω από 8 χιλιόμετρα (5 μίλια) στην Αρκτική - για να αποκλείσει τα αποτελέσματα του νέφους κάλυμμα. Το τηλεσκόπιο θα πρέπει επίσης να τοποθετηθεί μακριά από τα φώτα της πόλης για να ελαχιστοποιηθεί η παρεμβολή στις συνθήκες φωτισμού του τηλεσκοπίου. Η βέλτιστη λειτουργία του τηλεσκοπίου εδάφους απαιτεί συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας και πίεσης, αλλά τα όργανα στο χώρο δεν το κάνουν απαιτούν περιβαλλοντική σταθερότητα επειδή ο χώρος στερείται μεγάλων διακυμάνσεων στον φωτισμό, τη θερμοκρασία και την πίεση.

Η ίδια ατμόσφαιρα που προστατεύει τη ζωή στη Γη παρεμβαίνει επίσης στην ποιότητα εικόνας του τηλεσκοπίου. Τα στοιχεία και τα σωματίδια στην ατμόσφαιρα της Γης κάμπτουν το φως έτσι ώστε οι εικόνες που ανιχνεύονται από τα τηλεσκόπια του παρατηρητηρίου να εμφανίζονται θολές. Η ατμόσφαιρα προκαλεί το φαινομενικά αστραφτερό αποτέλεσμα των αστεριών, αν και τα αστέρια στην πραγματικότητα δεν αστράφτουν στο διάστημα. Ακόμη και η εφεύρεση προσαρμοστικών οπτικών, μια τεχνική που μειώνει την επίδραση των ατμοσφαιρικών παρεμβολών στην ποιότητα της εικόνας, δεν μπορεί να αναπαραγάγει τη σαφήνεια της εικόνας των διαστημικών τηλεσκοπίων. Αντίθετα, τα διαστημικά τηλεσκόπια όπως το Χαμπλ δεν παρεμποδίζονται από την ατμόσφαιρα και έτσι δημιουργούν σαφέστερες εικόνες.

Εκτός από τη θόλωση των εικόνων, η ατμόσφαιρα της Γης απορροφά επίσης σημαντικά τμήματα του φωτός ή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Λόγω της προστατευτικής επίδρασης της ατμόσφαιρας, τα επίγεια τηλεσκόπια δεν μπορούν να πάρουν το θανατηφόρα, αόρατα τμήματα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος όπως υπεριώδεις ακτίνες, ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα. Αυτά τα μέρη του φάσματος βοηθούν τους αστρονόμους να εξαγάγουν καλύτερες φωτογραφίες αστεριών και άλλων διαστημικών φαινομένων. Έχοντας έλλειψη βασικών δεδομένων, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να παρεκτείνουν πληροφορίες όπως η ηλικία του σύμπαν, η γέννηση των αστεριών, η ύπαρξη μαύρων τρυπών και της σκοτεινής ύλης μέχρι την έλευση του διαστήματος τηλεσκόπια.