stringtranslate.com

Сегментированное зеркало

Сравнение размеров главных зеркал. Сегментированные зеркала обычно имеют шестиугольную форму и расположены в виде сот .

Сегментированное зеркало — это набор зеркал меньшего размера, предназначенных для работы в качестве сегментов одного большого изогнутого зеркала . Сегменты могут быть как сферическими , так и асимметричными (если они являются частью более крупного параболического отражателя [1] ). Они используются в качестве объективов для больших телескопов-рефлекторов . Чтобы функционировать, все сегменты зеркала должны быть отполированы до точной формы и активно выровнены с помощью управляемой компьютером системы активной оптики с помощью приводов, встроенных в опорную ячейку зеркала .

Инициатором этой концепции был Гвидо Хорн Д'Артуро , который построил первое работающее сегментированное зеркало в 1952 году после двадцати лет исследований; [2] Позже она была независимо вновь открыта и получила дальнейшее развитие под руководством доктора Джерри Нельсона в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийском университете в 1980-х годах [ нужна цитация ] , и с тех пор все необходимые технологии распространились по всему миру до такой степени, что что практически все будущие большие оптические телескопы планируют использовать сегментированные зеркала.

Приложение

Раннее сегментированное зеркало, построенное из 61 шестиугольного сегмента в 1952 году. [2]
Сегментированное зеркало SALT

Существует технологический предел для главных зеркал, изготовленных из одного жесткого куска стекла. Такие несегментированные или монолитные зеркала не могут быть изготовлены диаметром более восьми метров. Самыми большими монолитными зеркалами, которые используются в настоящее время, являются два главных зеркала Большого бинокулярного телескопа , каждое диаметром 8,4 метра. Поэтому использование сегментированных зеркал является ключевым компонентом телескопов с большой апертурой . [3] [4] Использование монолитного зеркала размером намного больше 5 метров непомерно дорого из-за стоимости как самого зеркала, так и массивной конструкции, необходимой для его поддержки. Зеркало большего размера также слегка прогибалось бы под собственным весом при повороте телескопа в разные положения, [5] [6] изменяя точную форму поверхности. Сегменты также легче изготавливать, транспортировать, устанавливать и обслуживать по сравнению с очень большими монолитными зеркалами.

Сегментированные зеркала имеют тот недостаток, что каждый сегмент может требовать определенной асимметричной формы и требует сложной системы крепления, управляемой компьютером. Все сегменты также вызывают эффекты дифракции в конечном изображении.

Еще одно применение сегментированных зеркал можно найти в секторе дополненной реальности , чтобы минимизировать размер оптических компонентов. Компания Tooz использует частично отражающую сегментированную зеркальную решетку для отвода света от световодов, который используется в качестве оптического элемента смарт-стекла . [7]

Телескопы с сегментированными зеркалами

Некоторые из крупнейших оптических телескопов в мире используют сегментированные главные зеркала. К ним относятся, помимо прочего, следующие телескопы:

Телескопы Кека

Телескоп Keck II показывает сегментированное главное зеркало.

Телескопы -близнецы Кека — самые известные из обсерваторий Мауна-Кеа, расположенные на высоте 4145 метров (13600 футов) недалеко от вершины Мауна-Кеа на Гавайях , США. Оба телескопа оснащены главными зеркалами диаметром 10 м (33 фута).

Телескоп Хобби-Эберли

Телескоп Хобби -Эберли (HET) — 9,2-метровый (30-футовый) телескоп, расположенный в обсерватории Макдональд в Западном Техасе 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 основания. Цель отслеживается путем перемещения инструментов в фокусе телескопа; это позволяет получить доступ примерно к 70–81% неба в месте его расположения, а одну цель можно отслеживать до двух часов.

Южноафриканский большой телескоп

Большой Южноафриканский телескоп (SALT) — это 10-метровый телескоп, большую часть времени наблюдений посвященный спектроскопии. Он имеет сходство с телескопом Хобби-Эберли и также состоит из 91 сегмента шестиугольного зеркала, каждый диаметром 1 метр, в результате чего общий размер шестиугольного зеркала составляет 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.

Гран Телескопио Канарские острова

Большой Канарский телескоп , также известный как GranTeCan, использует в общей сложности 36 сегментированных зеркал. [9] [10] С главным зеркалом 10,4 м (34 фута) в настоящее время это крупнейший в мире оптический телескоп, расположенный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма , на Канарских островах в Испании.

ЛАМОСТ

Многообъектный оптоволоконный спектроскопический телескоп с большой площадью неба — это обзорный телескоп, расположенный в китайской провинции Хэбэй . Он состоит из двух прямоугольных зеркал, состоящих из 24 и 37 сегментов соответственно. Размер каждого шестиугольного сегмента составляет 1,1 метра.

Космический телескоп Джеймса Уэбба

18 зеркальных сегментов космического телескопа Джеймса Уэбба были в основном изготовлены в 2011 году. [11] Космический телескоп был запущен кораблем «Ариан-5» из Гвианского космического центра 25 декабря 2021 года. [12]

Зеркальные сегменты космического телескопа Джеймса Уэбба

Телескопы нового поколения

Три чрезвычайно больших телескопа станут следующим поколением телескопов с сегментированными зеркалами, и их планируется ввести в эксплуатацию в 2020-х годах. Гигантский Магелланов телескоп использует семь больших сегментов и либо сгруппирован с телескопами с сегментированными зеркалами, либо выделен в отдельную категорию. Тридцатиметровый телескоп будет построен в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях, но строительство приостановлено. Для этого будет использовано 492 шестиугольных сегмента. Европейский Чрезвычайно Большой Телескоп будет самым большим из всех трёх: его главное зеркало будет состоять в общей сложности из 798 сегментов. Его первый свет ожидается в 2027 году. [13]

Концептуальные изображения ELT

Дифракционные шипы

На изображениях телескопов с сегментированными зеркалами также наблюдаются дифракционные всплески из-за дифракции от краев зеркал. Как и раньше, два пика перпендикулярны каждому краю, в результате чего на фотографиях, сделанных космическим телескопом Джеймса Уэбба, получается шесть пиков (плюс два более слабых из-за паука, поддерживающего вторичное зеркало) . [14]

  • Первое глубокое поле JWST с дифракционными шипами
    Первое глубокое поле JWST с дифракционными шипами
  • JWST-изображение спиральной галактики NGC 7469 с дифракционными пиками
    JWST-изображение спиральной галактики NGC 7469 с дифракционными пиками
  • Края сегментов главного зеркала JWST и крестовины имеют цветовую маркировку с соответствующими дифракционными шипами.
    Края сегментов главного зеркала JWST и крестовины имеют цветовую маркировку с соответствующими дифракционными шипами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ В. Патрик МакКрей - Гигантские телескопы - Страница 107
  2. ^ Аб Боноли, Ф. «Гвидо Хорн д'Артуро и первые многозеркальные телескопы: 1932-1952». Memorie della Societa Astronomica Italiana 89 (2018): 448.
  3. ↑ Никерсон, Колин (5 ноября 2007 г.). "Давно не виделись". Бостон Глобус . Проверено 11 ноября 2009 г.
  4. ^ «Информационный бюллетень научного комплекта телескопа Кек, Часть 1» . SCI Space Craft International. 2009 . Проверено 11 ноября 2009 г.
  5. ^ Бобра, Моника Годха (сентябрь 2005 г.). «Бесконечная мантра: инновации в обсерватории Кека» (PDF) . Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 11 ноября 2009 г. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  6. ^ Яррис, Линн (зима 1992 г.). «Революция в конструкции телескопов дебютирует в Кеке после рождения здесь». Лаборатория Science@Berkeley . Лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 11 ноября 2009 г.
  7. ^ "Тоз технологии" . Туз (на немецком языке) . Проверено 26 января 2022 г.
  8. ^ «Зеркальные сегменты». Веб-сайт Южноафриканского Большого Телескопа . СОАА . Проверено 10 мая 2013 г.
  9. ↑ Начинаются испытания канарского телескопа BBC, 14 июля 2007 г.
  10. ↑ Гигантский телескоп начинает исследование космоса 14 июля 2007 г.
  11. ^ «Шесть сегментов зеркала JWST для начала криогенных испытаний» news.softpedia.com, 14 апреля 2011 г.
  12. ^ Маргетта, Роберт (08 сентября 2021 г.). «НАСА готовит космический телескоп Джеймса Уэбба к декабрьскому запуску». НАСА . Проверено 15 сентября 2021 г.
  13. ^ «Чрезвычайно Большой Телескоп ESO планирует начать научную работу в 2027 году» . 11 июня 2021 г. Проверено 18 июня 2021 г.
  14. ^ «Джеймс Уэбб: «Полностью сфокусированный» телескоп превосходит ожидания» . Новости BBC . 16 марта 2022 г.

Внешние ссылки