Navy Precision Optical Interferometer ( NPOI ) — американский астрономический интерферометр с крупнейшими в мире базовыми линиями, эксплуатируемый Военно-морской обсерваторией Флагстафф (NOFS) в сотрудничестве с Военно-морской исследовательской лабораторией (NRL) и обсерваторией Лоуэлла . NPOI в основном занимается получением космических снимков и астрометрией, последняя является основным компонентом, необходимым для безопасного позиционирования и навигации всех видов транспортных средств для Министерства обороны. Объект расположен на станции Андерсон-Меса в Лоуэлле на Андерсон-Меса примерно в 25 километрах (16 милях) к юго-востоку от Флагстаффа, штат Аризона (США). До ноября 2011 года объект был известен как Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI). Впоследствии прибор был временно переименован в Военно-морской оптический интерферометр, а теперь уже на постоянной основе в Военно-морской прецизионный оптический интерферометр имени Кеннета Дж. Джонстона (NPOI), что отражает как эксплуатационную зрелость объекта, так и отдает дань уважения его главному водителю и основателю, вышедшему на пенсию, Кеннету Дж. Джонстону. [1] [2]
Проект NPOI был инициирован Военно-морской обсерваторией США (USNO) в 1987 году. [3] Лоуэлл присоединился к проекту в следующем году, когда USNO решила построить NPOI в Андерсон-Меса. [4] Первая фаза строительства была завершена в 1994 году, что позволило интерферометру увидеть свои первые полосы или свет, объединенный из нескольких источников, в том же году. [5] ВМС начали регулярные научные операции в 1997 году . [6] С тех пор NPOI постоянно модернизировался и расширялся и проработал в течение десятилетия. Работа NPOI как классического интерферометра описана в Scholarpedia, [7] и на сайте NPOI. [8]
NPOI — это астрономический интерферометр, выполненный в трехплечевой конфигурации «Y», длина каждого равноудаленного плеча составляет 250 метров (820 футов). В NPOI можно использовать два типа станций. Астрометрические станции , используемые для очень точного измерения положений небесных объектов, представляют собой фиксированные блоки, размещенные на расстоянии 21 метра (69 футов) друг от друга, по одному на каждом плече и один в центре. Станции визуализации можно перемещать в одно из девяти положений на каждом плече, и одновременно можно использовать до шести станций для выполнения стандартных наблюдений. Свет от любого типа станции сначала направляется в систему подачи, которая состоит из длинных труб, из которых откачан весь воздух. Они ведут к распределительному устройству зеркал, где свет направляется в шесть длинных линий задержки, которые представляют собой еще один набор длинных труб, компенсирующих различные расстояния до каждой станции. Затем свет отправляется в установку объединения пучков, где он поступает в быстрые линии задержки. Этот третий набор вакуумных труб содержит механизмы, которые перемещают зеркала вперед и назад с очень высокой степенью точности. Они компенсируют движение зеркал, когда они отслеживают объект по небу, и другие эффекты. Наконец, свет покидает трубы внутри BCF и попадает на стол объединения лучей, где свет объединяется таким образом, что позволяет формировать изображения. [3]
Оба типа станций имеют три элемента: сидеростат , широкоугольную камеру Star Acquisition (WASA) и зеркало Narrow Angle Tracking (NAT). Первое — это точно отшлифованное плоское зеркало диаметром 50 см (20 дюймов). Камеры WASA управляют наведением зеркала на небесную цель. Отраженный свет от сидеростата направляется через телескоп, который сужает луч до диаметра труб, который составляет 12 см (4,7 дюйма). Затем свет попадает на зеркало NAT, которое компенсирует атмосферные эффекты и направляет свет в систему подачи. [3]
В 2009 году NOFS начала окончательные планы для NPOI по включению четырех 1,8-метровых (71 дюйм) апертурных оптических инфракрасных телескопов в массив, которые были приняты ВМС в 2010 году [9] [10] и назначены на станцию Флагстафф Военно-морской обсерватории . [11] Первоначально они были предназначены как «аутригеры» телескопов для обсерватории WM Keck на Гавайях, но так и не были установлены и включены в интерферометр Кека. Три телескопа готовятся к почти немедленной установке, [12] [13] в то время как четвертый в настоящее время находится в обсерватории Mount Stromlo в Австралии и будет включен в какой-то момент в будущем. [11] Новые телескопы помогут с визуализацией слабых объектов и улучшенной абсолютной астрометрией из-за их большей способности собирать свет, чем существующие сидеростаты. [11]
NOFS управляет и руководит научными исследованиями для Navy Precision Optical Interferometer [ 14] [15], как уже отмечалось, в сотрудничестве с Lowell Observatory и Naval Research Laboratory в Anderson Mesa . NOFS финансирует все основные операции и заключает контракты с Lowell Observatory на обслуживание объекта Anderson Mesa и проведение наблюдений для NOFS для проведения первичной астрометрии. Naval Research Laboratory (NRL) также предоставляет средства для контрактов Lowell Observatory и NRL на реализацию дополнительных станций сидеростата с длинной базой, облегчая основную научную работу NRL, синтетическую визуализацию (как небесных, так и орбитальных спутников). После завершения к 2013 году NPOI будет управлять самым длинной базовой интерферометром в мире. Три учреждения – USNO, [16] [17] NRL, [18] и Lowell [19] – каждое из них предоставляет руководителя для работы в Консультативной группе по эксплуатации (OAP), которая совместно руководит научными и эксплуатационными вопросами интерферометра. OAP поручила главному ученому и директору NPOI осуществлять научные и эксплуатационные вопросы Группы; этот менеджер является старшим членом персонала NOFS и подчиняется директору NOFS. [20]
NPOI является примером конструкции интерферометра Майкельсона , при этом основная научная деятельность осуществляется NOFS. Обсерватория Лоуэлла и NRL объединяют научные усилия, используя свои доли времени для использования интерферометра; научное время составляет 85% от времени ВМС (NOFS и NRL); и 15% от времени Лоуэлла. NPOI является одним из немногих основных инструментов в мире, которые могут проводить оптическую интерферометрию . [21] [22] См. иллюстрацию его компоновки внизу. NOFS использовала NPOI для проведения широкого и разнообразного ряда научных исследований, выходящих за рамки простого изучения абсолютных астрометрических положений звезд; [23] дополнительная научная деятельность NOFS в NPOI включает изучение двойных звезд , звезд Be , сплющенных звезд , быстро вращающихся звезд , звезд со звездными пятнами , а также получение изображений звездных дисков (впервые в истории) и вспыхивающих звезд . [24] В 2007–2008 годах NRL совместно с NOFS использовали NPOI для получения первых в истории изображений-предшественников фазы смыкания спутников, вращающихся на геостационарной орбите . [25] [26]
Планы установки 1-метровой решетки были разработаны NRL и обсерваторией Лоуэлла на основе профинансированных научных исследований.
Оптические интерферометры — это чрезвычайно сложные телескопы с незаполненной апертурой, собирающие фотоны в визуальном (иногда и в ближнем инфракрасном ) диапазоне, которые создают синтезированные изображения и данные интерференции «на лету» (в отличие от радиоинтерферометров , которые имеют привилегию записывать данные для последующего синтеза), по сути, выполняя обратное преобразование Фурье входящих данных. Астрометрия понимается путем точного измерения добавлений линии задержки при интерференции, чтобы соответствовать разнице путей света от концов базовой линии. Используя по существу тригонометрию, можно определить угол и положение, куда «указан» массив, таким образом, выведя точное положение на сфере неба.
Только несколько из них можно считать работоспособными. На сегодняшний день NPOI создал оптические изображения с самым высоким разрешением среди всех астрономических инструментов, хотя это может измениться, когда массив CHARA и интерферометр обсерватории Магдалена-Ридж начнут работу в оптическом диапазоне. [27] Первым астрономическим объектом, сфотографированным (разрешенным) NPOI, был Мицар , и с тех пор был выполнен значительный объем астрометрических исследований , опорной системы связи, быстро вращающейся звезды и звездного диска Be. [28] NPOI способен определять положения небесных объектов с точностью до нескольких угловых миллисекунд, отчасти благодаря оптической привязке его компонентов с использованием сложной метрологической решетки лазеров, которые соединяют основные оптические элементы друг с другом и с коренной породой.
Многие специализированные лазеры также используются для выравнивания длинного ряда оптики. Текущая решетка сидеростата NPOI остается единственным в мире оптическим интерферометром с длинной базой (437 метров), который может одновременно кофазировать шесть элементов. [29] Ожидается, что NPOI значительно увеличит свои возможности с ожидаемым добавлением четырех 1,8-метровых апертурных ИК/оптических телескопов в текущую решетку. [11] Усовершенствованная решетка также будет использовать адаптивные оптические методы. Такая компоновка и увеличенная разреженная апертура позволят значительно улучшить научные возможности, от десятикратного увеличения измерения все более слабых широкоугольных астрометрических целей до улучшенного определения положения для многочисленных двойных и вспыхивающих звезд. Когда будет завершено добавление 1,8-метрового телескопа, NPOI также проведет дополнительные исследования пылевых и протопланетных дисков, а также планетарных систем и их формирования. [30]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
