Коротко — обе «платформы» дополняют друг друга: наземные гиганты дают большую собирательную площадь и гибкость обслуживания/модернизации, космические обсерватории дают недоступные с Земли диапазоны и сверх-высокую стабильность. Ниже — детальное сопоставление по технологическим и научным причинам, примеры «невозможных» наблюдений и способы решать ключевые проблемы $атмосфера,охлаждение,обслуживание$.

1) Почему строят крупные наземные телескопы $ELT,TMT$

Технологические причины
Можно строить гораздо больший диаметр $ELT39м,TMT30м$ по массовым и экономическим соображениям — большие зеркала дают высокую светосилу и лучшую угловую разрешающую способность $\lambda /D$.Модульность: сегментные зеркала, активная оптика, относительно простая замена/модернизация инструментов.Ниже стоимость доступа к оборудованию для апгрейдов и обслуживания.Научные причины
Высокое разрешение и большая светосила для высокодисперсной спектроскопии слабых объектов $экзопланетныеатмосферыметодомвысокоразрешённогоспектроскопии,химияраннихгалактик$.Прямое изображение экзопланет при большой контрастности в сочетании с экстремальной адаптивной оптикой $AO$.Изучение динамики звёзд в ядрах галактик $измерениемассчёрныхдыр$, разрешение звёздных популяций в соседних галактиках.Быстрая реакция, длительные мониторинги, снабжение большим количеством спектроскопических последующих наблюдений после широких космических обзоров.

2) Почему строят космические обсерватории $HST,JWST,Euclid$

Технологические причины
Отсутствие атмосферы: полный доступ к UV, IR, FIR, субмиллиметру, а также отсутствие турбулентности и атмосферного поглоща/фонового излучения.Высокая термическая и оптическая стабильность, необходимая для точной фотометрии и форм-функции PSF.Низкий фон в инфракрасной области $особенноуJWST$ — критично для обнаружения слабого теплового излучения.Научные причины
UV- и глубокая оптика $HST$: детализированная визуализация, спектр. HST — уникален в UV (< 300 nm).Средний и дальний ИК $JWST$: изучение первых звёзд и галактик, формирование планетных систем, термический спектр экзопланет, детекция холодных объектов.Космология и слабое линзирование $Euclid,Roman$: широкий простор для стабильной, пространственно-однородной измерительной базы — точная форма галактик и фотометрические красные сдвиги по большим площадям.Доступность диапазонов, полностью заблокированных атмосферой $FIR,некоторыеузкиеIR-окна$.

3) Какие ключевые наблюдения невозможны без одного из классов

Невозможно $иликрайнезатруднительно$ без космоса:
Надёжные наблюдения в ультрафиолете (< ~300 nm) — HST.Глубокая и стабильная средне‑ и дальне‑ИК $5–28\mu m$ с низким фоном для слабых дальних объектов — JWST/MIRI.Очень точная долговременная фотометрия/формы PSF для космологии по слабому линзированию и широким обзорам — Euclid/Roman $атмосферныевариациииPSFнаЗемле—серьёзноеограничение$.Фрагменты спектра полностью поглощённые водой/CO2/озоном $некоторыелинииидиапазоныFIR/sub-mm$: только спутники/высокие платформы/наземные радиоинтерферометры на больших высотах.Невозможно $илиэкономическинецелесообразно$ без наземных гигантов:
Очень высокое разрешение по спектру и S/N для слабых целей $высокодисперснаяспектроскопияэкзопланетныхатмосфер,измерениемелкихдоплеровскихсдвигов$ — требуется огромная собирательная площадь.Высококонтрастная прямая визуализация и подробный спектр экзопланет $спомощьюэкстремальногоAOикоронографовна30–40мзеркале$ — многие такие наблюдения эффективнее на Земле.Быстрая и массовая последующая спектроскопия целей широких космических обзоров $Euclid,Rubin,JWST-набросы$ — земные тфоф-спектрографы.Глубокие наблюдения динамики в галактиках, измерение шумовых составляющих и мультиинструментальные кампании.

4) Как решать проблему атмосферных возмущений

Сайт и климат
Выбор высокогорных, сухих площадок $Чили—Атакама,Гавайи,Канарскиео-ва$ снижает турбулентность и водяной пар.Адаптивная оптика $AO$ SCAO $single-conjugate$ — корректировка для узкого поля.MCAO $multi-conjugate$ — коррекция по большему полю $томографияслоёватмосферы$.GLAO $ground-layerAO$ — улучшение качества по широкому полю за счёт нижнего слоя турбулентности.XAO $extremeAO$ — для высококонтрастной прямой визуализации экзопланет $деформируемыезеркаластысячамиактивныхактуаторов$.Лазерные эталонные звёзды $LGS$ — искусственные источники $ограничения:«конусный»эффект,яркостьивытянутиепятнанабольшихапертурах,зависимостьотслоянатрия$.Томографические методы и усовершенствованные волновые датчики $PyramidWFS$.Интерферометрия
Связывание малых апертур $VLTI$ для повышения разрешения без гигантского монолитного зеркала.Коррекция данных
Моделирование атмосферы для удаления теллурических линий $Molecfitипр.$, наблюдение эталонных звёзд, использование спектральных калибров $лазерныегребёнки$.

5) Как решать проблему охлаждения

На Земле
Для инфракрасных наблюдений: холодные камеры/детекторы $LN2,жидкийгелий$, холодные оптические элементы, холодные остановы и низкоэмиссионные покрытия.Техника отсечки фона: переключение $chopping/nodding$, быстрые детекторы, моделирование фона.Выбор диапазонов, где атмосферный фон минимален $окна$.В космосе
Пассивное охлаждение: радиаторы и солнцезащитные экраны $JWSTиспользуетбольшойсолнцезащитныйэкрани«темнуюсторону»длядостижения40K$.Активные криокулеры/холодильники для ещё меньших температур $MIRIнаJWSTтребует7K;используетсямеханический/криогенныйохладитель$.Криогены $жидкийHe$ на ранних миссиях — ограничивают срок службы.Проблемы: механические охладители создают вибрации → требуются демпферы/изоляция, проектирование на низкий уровень вибраций.Дизайн и материалы
Низкая эмиссия поверхностей, теплоизоляция, тепловая стабильность $дляточнойфотометриииPSF$.

6) Как решать проблему обслуживания и надёжности

Наземные телескопы
Преимущество: лёгкий доступ для планового обслуживания, смены инструментов, перецентровки и модернизации; регулярное перекрытие сегментов и перехромка зеркал.Активная оптика и системы мониторинга здоровья оборудования.Космические обсерватории
Надёжность и резервирование: дублирование критичных систем, испытания на вибрацию/температуру, автономные системы управления.Дизайн для «нетребовательной» эксплуатации $L2миссиичастонеобслуживаютсячеловеком$.Модульность и стандартизированные интерфейсы для будущего обслуживания $концепциироботизированногообслуживания,стандартизированные«платформы»$.Примеры: HST был спроектирован для космического обслуживания людьми → многократные миссии продлили срок жизни; JWST спроектирован как не обслуживаемый $L2$, это увеличивает требования к надёжности.Перспективы: роботизированные сервисные миссии, докинг-роботы, модульные спутники $планыESA/NASA/коммерческиепроекты$.

7) Конкретные примеры взаимодействия и complementarity

Euclid/Rubin/LSST обнаруживают миллионы кандидатов для последующей спектроскопии — ELT/TMT осуществляют глубокую, высокодисперсную спектроскопию.JWST находит первые галактики и глубокие спектры — ELT делает высокодисперсный анализ для кинематики и химии.HST уникален для UV и хронографий в ближней оптике, но ELT с AO даст детализацию в некоторых задачах в видимом/ИК при больших апертурах.Для поиска и детального изучения экзопланет оптимальна схема: космический обзор $стабильность,coronagraphy/starshade$ + наземные AO-спектрометры для высокодисперсных измерений.

8) Практические рекомендации для проектирования «научно-технического портфеля»

Держать баланс: крупные широкополюсные космические миссии для стабильности и доступа к недоступным диапазонам + большие наземные апертуры для высокой чувствительности и спектроскопической работы.Проектировать космические миссии с учётом возможности роботизированного обслуживания или модульности.Внедрять и развивать AO-технологии, лазерные эталоны, и криотехнологии с низкими вибрациями для наземных и орбитальных инструментов.Координировать расписание обзоров и последующих наблюдений — это максимизирует научный выход обоих классов.

Короткая сводка: без космоса — нет глубокого UV/FIR/низко-шумного mid-IR и стабильной фотометрии/PSF, без наземных гигантов — ограничена высокая дисперсия и массовая экспресс‑спектроскопия слабых объектов и экономичность апгрейдов. Решения: AO и томография, высокие сухие площадки, пассивное/активное охлаждение, модульность и роботизированное обслуживание в космосе, резервирование и тщательное тестирование. Эти подходы и совместное использование наземных и космических средств — единственный путь к решению современных астрономических задач.