Сегментированное зеркало представляет собой массив меньших зеркал, предназначенных для работы в качестве сегментов одного большого изогнутого зеркала . Сегменты могут быть как сферическими , так и асимметричными (если они являются частью большего параболического рефлектора [1] ). Они используются в качестве объективов для больших рефлекторных телескопов . Для функционирования все сегменты зеркал должны быть отполированы до точной формы и активно выровнены с помощью управляемой компьютером активной оптической системы с использованием приводов, встроенных в опорную ячейку зеркала .
Эта концепция была впервые предложена Гвидо Хорном Д'Артуро , который построил первое рабочее сегментированное зеркало в 1952 году после двадцати лет исследований; [2] Позднее она была независимо переоткрыта и доработана под руководством доктора Джерри Нельсона в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийском университете в 1980-х годах [ необходима ссылка ] , и с тех пор все необходимые технологии распространились по всему миру до такой степени, что по сути все будущие большие оптические телескопы планируют использовать сегментированные зеркала.
Существует технологический предел для основных зеркал, изготовленных из одного жесткого куска стекла. Такие несегментированные или монолитные зеркала не могут быть построены больше, чем около восьми метров в диаметре. Самые большие монолитные зеркала, используемые в настоящее время, — это два основных зеркала Большого бинокулярного телескопа , каждое диаметром 8,4 метра. Поэтому использование сегментированных зеркал является ключевым компонентом для телескопов с большой апертурой . [3] [4] Использование монолитного зеркала намного больше 5 метров является непомерно дорогим из-за стоимости как самого зеркала, так и массивной конструкции, необходимой для его поддержки. Зеркало за пределами этого размера также слегка провисало бы под собственным весом, когда телескоп поворачивался в разные положения, [5] [6] изменяя точную форму поверхности. Сегменты также проще изготавливать, транспортировать, устанавливать и обслуживать по сравнению с очень большими монолитными зеркалами.
Сегментированные зеркала имеют тот недостаток, что каждый сегмент может потребовать некоторой точной асимметричной формы и полагаться на сложную систему крепления с компьютерным управлением. Все сегменты также вызывают дифракционные эффекты в конечном изображении.
Другое применение сегментированных зеркал можно найти в секторе дополненной реальности, чтобы минимизировать размер оптических компонентов. Частичная отражающая сегментированная зеркальная решетка используется Tooz для вывода света из их световодов, которые используются в качестве оптического элемента смарт-стекла . [7]
Некоторые из крупнейших оптических телескопов в мире используют сегментированные главные зеркала. К ним относятся, но не ограничиваются следующими телескопами:
Два телескопа Кека являются наиболее выдающимися из обсерваторий Мауна-Кеа на высоте 4145 метров (13 600 футов) около вершины Мауна-Кеа на Гавайях , США. Оба телескопа оснащены 10-метровыми (33-футовыми) главными зеркалами.
Телескоп Хобби-Эберли (HET) — это 9,2-метровый (30-футовый) телескоп, расположенный в обсерватории Макдональда , Западный Техас , на высоте 2026 м (6647 футов). Его главное зеркало состоит из 91 шестиугольного сегмента. Главное зеркало телескопа закреплено под углом 55 градусов и может вращаться вокруг своего основания. Цель отслеживается путем перемещения инструментов в фокусе телескопа; это обеспечивает доступ к примерно 70–81% неба в месте его расположения, и одну цель можно отслеживать до двух часов.
Южноафриканский большой телескоп (SALT) — это 10-метровый телескоп, большую часть времени занимающийся спектроскопией. Он имеет сходство с телескопом Хобби-Эберли и также состоит из 91 шестиугольного зеркального сегмента, каждый из которых имеет ширину 1 метр, что дает общее шестиугольное зеркало размером 11,1 м на 9,8 м. [8] Он расположен недалеко от города Сазерленд в полупустынном регионе Кару , Южная Африка. Это объект Южноафриканской астрономической обсерватории , национальной оптической обсерватории Южной Африки.
Большой телескоп Канарских островов , также известный как GranTeCan, использует в общей сложности 36 сегментированных зеркал. [9] [10] С главным зеркалом диаметром 10,4 м (34 фута) это в настоящее время крупнейший в мире оптический телескоп, расположенный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма , на Канарских островах в Испании.
The Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope — обзорный телескоп, расположенный в провинции Хэбэй , Китай. Он состоит из двух прямоугольных зеркал, состоящих из 24 и 37 сегментов соответственно. Каждый шестиугольный сегмент имеет размер 1,1 метра.
18 зеркальных сегментов космического телескопа Джеймса Уэбба были в основном изготовлены в 2011 году. [11] Космический телескоп был запущен ракетой-носителем Ariane 5 из Гвианского космического центра 25 декабря 2021 года. [12]
Три чрезвычайно больших телескопа станут следующим поколением телескопов с сегментированными зеркалами и планируется ввести их в эксплуатацию в 2020-х годах. Гигантский Магелланов телескоп использует семь больших сегментов и либо сгруппирован с телескопами с сегментированными зеркалами, либо относится к своей собственной категории. Тридцатиметровый телескоп должен быть построен в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях, хотя строительство приостановлено. Он будет использовать 492 шестиугольных сегмента. Европейский чрезвычайно большой телескоп будет самым большим из всех трех, используя в общей сложности 798 сегментов для своего главного зеркала. Его первый свет ожидается в 2027 году. [13]
Изображения с телескопов с сегментированными зеркалами также демонстрируют дифракционные пики из-за дифракции от краев зеркал. Как и прежде, два пика перпендикулярны каждой ориентации края, что приводит к шести пикам (плюс два более слабых из-за паука, поддерживающего вторичное зеркало) на фотографиях, сделанных космическим телескопом Джеймса Уэбба . [14]
.jpeg/1280px-A_Wreath_of_Star_Formation_in_NGC_7469_(potm2212a).jpeg)
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
