用天文望远镜能看到美国在月球上插的国旗吗？

　　半个世纪前的今天，阿姆斯特朗和奥尔德林以及科林斯已经在进行前往月球的准备了，巨大的土星五号运载火箭将搭载三名宇航员和登月载荷于4天之后飞向月球。
　　1969年7月16日伴随着震耳欲聋的轰鸣声以及遥远看台上群众的欢呼声，体积庞大的土星五号缓缓升空，此时距离肯尼迪发表登月演讲已经过去了9年时间，美国也终于实现了自己要在70年代来临之前登月的豪言壮志。
　　7月20日阿姆斯特朗和奥尔德林乘坐登月舱下降到月球静海基地，在经过一段时间休息之后7月21日阿姆斯特朗缓缓走下登月舱将人类的足迹第一次踏上了地球以外的天体，细密的月壤忠实的印下了阿姆斯特朗的脚印，之后他便说出了那著名的＂这是我个人的一小步，但却是全人类的一大步＂
　　奥尔德林在阿姆斯特朗登月后也踏上了月球表面，两人进行了一系列的科学实验以及月球表面样本采集工作，最后将高分子材料制作的美国国旗插在了月球上并合了影，此次阿波罗11号月面任务就算圆满完成了。
　　登月舱的上升级只能容纳两名宇航员和岩石样本，因此相机以及其他不必要的载荷都扔到了月球上，托月球弱引力的福两名宇航员顺利的和月球轨道上的科林斯完成了对接，土星五号正式转向返回地球。
　　目前最强大的哈勃望远镜是典型发深空观测望远镜，看的够远但不够清晰，对月球的分辨率更是只有50米，而地面上的天文台受大气扰动的影响很大，因此真正能看到阿波罗11号登月痕迹的只有我国的嫦娥系列月球探测卫星和美国的月球探测卫星，但也仅仅是能看到而已，也无法看到具体的细节。
　　美国就是一个插旗狂魔，在上个世纪六十年代末至七十年代初，美国共进行了七次载人登月，成功了六次把12位宇航员送上了太空，并且每次载人登月都插了一面旗子。
　　所以说月球上现在有六面旗子，但是据阿波罗11号宇航员奥尔德林回忆称，在当他和阿姆斯特朗从月球返回时发现插的旗子倒了，也就是说目前是有五面旗子是立着的。由于月球上接近于绝对真空，没有大气自然就没有风的形成，这些旗子经过50年的时间依然不倒，但是正因为没有大气层和近300摄氏度温差，专业人士认为这些旗子现在已经是一面面白旗了。
　　这些旗子高度最多两米左右，在地球上的天文望远镜是观测不到的。但是美国的绕月卫星LRO拍摄的图像中可以看到登月的痕迹，例如登月舱、月球车轨迹，当然还包括旗子的阴影。这样的工作LRO是完全可以做到的，这个绕月卫星还曾拍摄过我国的嫦娥三号、嫦娥四号的月球车和着陆器。根据美国月球轨道勘测器拍摄的图片，目前可以看到阿波罗12号、阿波罗14号、阿波罗16号、阿波罗17号登月时候插在月球表面上的旗子，而阿波罗11号和阿波罗15号登月时的旗子没有发现，很可能是倒下了或者是解体了。美国的月球轨道勘测器距离月球表面大约50公里，而地球距离月球平均距离38万公里。
　　即使用哈伯太空望远镜去观测月球，那么最大的分辨率差不多是50米仅仅在图片是体现的是一个像素点。想要看两米的旗子，是不可能的。
　　要想从地球上看到美国插在月球上的国旗必须满足两个条件：
　　其一：观察角度合适，即保证地球上可以观察到当时插国旗的地点；
　　其二：望远镜分辨率高，在角度合适的前提下能够保证看到国旗。首先来看第一个条件：在地球上观察，角度是否合适？
　　美国先后一共6次登月，首次登月的是1969年7月20日世界时20:17:43，乘坐的飞船是阿波罗11号，如下图所示APOLLO 11就是阿波罗11号当时的登陆地点，当时月面活动就包括在月球上安放了一面美国国旗，此外还有一些科学实验以及和时任总统尼克松通话。
　　由于月球被地球引力锁定（不了解引力锁定的读者关注本号后查看往期回答），所有始终有一面朝向地球，就是上图中所示的这一面，因此在地球观察不存在角度问题。
　　结论：在地球上可以看到月球的地方，就可以看到当年插国旗的地方。 第二个问题：望远镜的分辨率多高才能保证看到国旗？
　　由于国旗本身不发光，因此只能用光学望远镜去观察，美国国旗长1.9米，宽1米，月球距离地球大概38.4万km，通过分辨率的近似公式可得，想要看清楚38.4万km远的国旗，分辨率至少需要1/(3.84 10^8) =2.6 10^(-9)，也就说只有达到这么高分辨率的望远镜才能看清楚38.4万千米远大小为1米的国旗。
　　光学望远镜的分辨率极限可以用瑞利极限来表示，瑞利极限=1.22λ/D, λ是能够观测到的可见光的波长，以纳米为单位，一般选560纳米，D是望远镜物镜的通光直径，代入计算可得：
　　要获得2.6 10^(-9)分辨率大概需要直径为263米的望远镜。
　　能做那么大的望远镜吗？
　　不能，因为光学望远镜对镜面精度的要求极高，目前无法做出这么大尺度还精度满足要求的望远镜。这还不算大气导致的分辨率降低，以上就是能看到的极限了，大概只能看到一个点，还是无法看清楚国旗的轮廓。
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　　如果可以的话，现在认为美国登月为骗局的人会少很多，目前只能利用月球在轨探测器探测美国登月遗迹，我国的嫦娥二号拍到了登月遗迹，美国的探测器更是找到了旗子。
　　美国阿波罗计划期间，共6次载人登月，每次都会在登月点附近插上一面旗子。旗子是特制尼龙纤维织成，能够较好地抵抗月球恶劣的环境，但是科学家们也曾认为，那样的旗子还是难以长时间抵抗月球高温和太阳风、太阳射线的作用，可能早已经都不在了。然而曾有探测器在月球当月遗迹插旗的地点拍摄到了阴影，有阴影就说明那里必然有遮蔽阳光的物体，结合插旗这件事分析，阴影就只可能是旗子造成的了。不过美国六次登月插下了6面旗子，已经有至少一面倒下了，在相应的探测器照片上并没有找到阴影分布。
　　有网友也会有疑问，怎么能确定阴影在插旗的地点，又怎么会是旗子造成的。登月这样的活动，需要极高的控制精度，在飞船着落月球的整个过程中都要严格监测飞行参数，最终降落在月球表面上的坐标是确定且相当精确的，加上体积等原因，月球在轨探测器能够较好地分辨飞船、月球车的形势痕迹及其阴影，采用排除法，也能确定插旗地点的阴影就是旗子留下的。而人类虽然建造了很多大型天文望远镜，却并不能观测到美国登月留下的遗迹。近二十年来我国和美国发射了一些分辨率更高的探测器，美国自己拍摄的月球遗迹饱受质疑，我国探测器也拍摄到了，两相验证可以证实美国的确登月了，并且在月球上活动了较大的范围。
　　以阴影推到物体存在是较为合理的方式，然而由于探测器分辨率还是不够，不能确切地看到旗子的本体，也许只有等人类再次在美国当年的登月的地点附近登陆，才能再次看到美国插下的旗子，不过那时候旗子可能真的因太阳光和太阳风暴影响而分解了。
　　第二次世界大战之后，美苏两国从纳粹德国掠夺了大批技术人员和V-1，V-2导弹的零部件，这些无与伦比的战利品使得美国和苏联在战后的航天竞赛中独领风骚。
　　虽然现在我们都知道美国的航空航天技术很发达，但在二战结束后的那段日子里苏联才是第一个发射人造卫星以及第一个太空人的国家，1957年10月4日发射了人类第一颗人造卫星，1961年4月12日将宇航员加加林送上太空并安全返回。
　　美国在受到这两次打击后，时任总统肯尼迪发表了登月演讲，10年内要将美国宇航员送上月球并安全返回，为的就是在航空航天领域彻底压过苏联。
　　1969年7月16日阿波罗11号任务正式开始，土星五号运载火箭上的三位宇航员开始奔向月球，4天后土星五号抵达绕月轨道，阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱后正式与指挥舱分离，开始准备在预定地点着陆。
　　7月21日阿姆斯特朗和奥尔德林先后踏上月球表面并开展科学研究和样本采集，临走的时候还进行了插旗环节，但事后据奥尔德林回忆他们乘坐登月舱返回时那面国旗因为不够牢固而被喷流吹倒了。
　　阿波罗11号任务成功后美国又接连进行了5次成功的载人登月，每一次都要插一面国旗在月球上，因此目前的月球上应该有6面美国国旗，5面立着1面倒着。
　　普通的天文望远镜观看月亮只能看到坑坑洼洼的环形山，就算是哈勃望远镜其月面分辨率也只有50米，因此它们都不能看到位于月球的美国国旗，目前只有月球轨道上的探测卫星可以依稀辨认出登月舱下降级和美国国旗的阴影，并不能看清细节。
　　用天文望远镜能看到美国在月球上插的国旗吗？
　　从阿波罗11号开始到17号，美国总共登月6次，每一次都在月球上插了一面美国国旗，现在总共有六面美国国旗在月球随着太阳风＂飘扬＂，那么我们能看到吗？
　　上图是美国登陆月球大致位置，各位数数，是不是觉得少了个13号？因为阿波罗13号服务舱氧气罐爆炸，绕了一圈月球就回来了哈，汤姆汉克斯演绎的阿波罗13号可是很经典的哦！
　　破损的阿波罗13号服务舱，各种设备与物资外露，可见其受损程度！
　　一、美国人真登月了吗？
　　这是最多人质疑的问题但事实上这个谣言在NASA的月球勘测轨道飞行器（LRO）有意或者无意的拍摄了几次登月地址的详细图片后，就不攻自破了！LRO运行在50KM高空的月球极轨轨道，随着月球的自转会拍摄想月球表面所有地区的照片，它的极限分辨率大约为1M，从理论上看只要大于1M就能在它的底片上留下倩影！
　　上图就是LRO特意为纪念登月而特意制作的专辑，各位可以从月球低轨道上欣赏阿波罗登月计划在月球上留下的痕迹！
　　阿波罗11号登月遗址
　　从LRO取得的素材特意制作的阿波罗11号登月地点周围的3D地形图，可以很清楚的看到陨石坑和周围的地形！真假就只能仁者见仁，智者见智了！
　　二、天文望远镜能看到美国人的国旗吗？
　　其实即使是近地轨道上运行的哈勃太空望远镜，在38.4万千米的月球上分辨率也仅为50M，简单的说它甚至无法分辨阿波罗11号登月点周围的那个大陨石坑，因为它的直径明显小于50M，在哈勃望远镜底片上的表现连一个像素都不到，更何况3-4M直径的登月舱下降级，那一面连1M都不到的国旗，就更不用说了！
　　假设它是1M，那么需要多大的望远镜才能看到呢？因为11号登月点在月面正中偏右一些，因此计算长度只能是横杆的长度，垂直部分的杆子因为比较倾斜度不大所以投影距离会大大缩短！
　　旗帜长度/地月距离=1.22 可见光波长/望远镜口径
　　可见光波长一般取值为550nm，那么望远镜口径：
　　D=地月距离 1.22 可见光波长/旗帜长度 257.664M
　　从这个口径来看，即使地球上未来可期的光学望远镜上阵也看不到阿波罗登月时插在月球上的旗帜！
　　即使是背景中已经取消的绝大望远镜也无法满足这个要求，所以想要看月球上美国国旗的朋友可以洗洗睡了哈，还是找个预订了SPACEX的环月飞船船票的送给他好朋友的日本亿万富豪前泽友作这样的朋友吧，一不小心人家送你一张船票，那么如果降低轨道的话，也许带个双筒望远镜就能看到美国国旗了哈！
　　别说地面望远镜了，即使是哈勃，月球表面的分辨率也只有50米，这个分辨率是拍摄不到登月遗迹的，留在月球的登月舱腿间距9.5米。哈勃偶尔拿月球校准，如图一。
　　不过确实有月球轨道的探测器拍摄了登月遗迹，比如嫦娥2号（分辨率10米），LRO（分辨率0.3米）LRO已经可以拍摄到登月舱下降段，甚至分辨出留在月面的国旗阴影了。当然LRO也拍摄了其他月球造访者，比如嫦娥（图四）。