stringtranslate.com

Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуэ

Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуэ ( DKIST ) — это научный объект для изучения Солнца в обсерватории Халеакала на гавайском острове Мауи . До 2013 года он назывался Передовым технологическим солнечным телескопом ( ATST ), а свое название получил в честь Дэниела К. Иноуэ , сенатора США от Гавайев . [1] Это крупнейший в мире солнечный телескоп с апертурой 4 метра. [2] [3] DKIST финансируется Национальным научным фондом и управляется Национальной солнечной обсерваторией . Общая стоимость проекта составляет 344,13 миллиона долларов. [4] Это результат сотрудничества многочисленных научно-исследовательских институтов. Некоторые тестовые изображения были опубликованы в январе 2020 года. [5] Окончание строительства и переход к научным наблюдениям было объявлено в ноябре 2021 года. [6]

DKIST может наблюдать Солнце в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и имеет 4,24-метровое главное зеркало в внеосевой григорианской конфигурации, которая обеспечивает 4-метровую ясную, беспрепятственную апертуру . Адаптивная оптика корректирует атмосферные искажения и размытость солнечного изображения, что позволяет проводить наблюдения с высоким разрешением за объектами на Солнце размером до 20 км (12 миль). Внеосевая, ясная апертура позволяет избежать центрального препятствия, минимизируя рассеянный свет. Она также облегчает работу адаптивной оптики и цифровой реконструкции изображений, такой как спекл-визуализация .

Место на вулкане Халеакала было выбрано из-за ясной дневной погоды и благоприятных атмосферных условий для наблюдения . [7]

Первые научные наблюдения начались 23 февраля 2022 года, что ознаменовало начало годичного этапа ввода в эксплуатацию. [8]

Строительство

Контракт на строительство телескопа был заключен в 2010 году, а его завершение было запланировано на 2017 год. [9] Физическое строительство на площадке DKIST началось в январе 2013 года, [10] а работа над корпусом телескопа была завершена в сентябре 2013 года. [11]

Главное зеркало было доставлено на место в ночь с 1 на 2 августа 2017 года [12] , а готовый телескоп предоставил изображения Солнца с беспрецедентной детализацией в декабре 2019 года. Дополнительные приборы для измерения магнитного поля Солнца должны были быть добавлены в первой половине 2020 года. [3] Завершение строительства и переход в фазу эксплуатации с первыми научными наблюдениями были объявлены 22 ноября 2021 года. На тот момент телескоп находился в стадии создания более 25 лет (включая предварительное проектирование и т. д., а не только строительство). [6]

Основная конструкция телескопа

Монтажный узел телескопа оснащен большим 4-метровым главным зеркалом.

Основное зеркало толщиной 75 мм f/2 имеет диаметр 4,24 метра с внешним 12 см, закрытым маской, оставляя 4-метровую внеосевую секцию 12-метрового диаметра, f/0,67 вогнутой параболы . Оно было отлито из церодура компанией Schott и отполировано в зеркальной лаборатории Ричарда Ф. Кариса в Университете Аризоны и алюминировано на установке AMOS по нанесению зеркального покрытия. [13] [14]

Вторичное зеркало диаметром 0,65 метра , вогнутый эллипсоид с фокусным расстоянием 1 метр, изготовлено из карбида кремния и установлено на гексаподе для компенсации теплового расширения и изгиба конструкции телескопа, удерживая зеркало в оптимальном положении.

Адаптивная и активная оптика

Одним из ключевых компонентов DKIST является его адаптивная и активная оптическая система, которая отвечает за исправление искажений в изображениях телескопа, вызванных атмосферой Земли. Эти искажения, известные как «видение», могут быть вызваны градиентами температуры и другими факторами в атмосфере и могут значительно ухудшить качество изображений телескопа. [15] [16]

Система адаптивной оптики DKIST использует деформируемое зеркало , которое можно настраивать в режиме реального времени для исправления атмосферных искажений. Система также включает в себя датчик волнового фронта , который измеряет искажения входящего света и передает эту информацию обратно деформируемому зеркалу для внесения необходимых корректировок. [17] [15]

С другой стороны, активная оптическая система отвечает за поддержание фокуса и выравнивания телескопа. Она использует сеть датчиков и приводов для постоянного контроля и регулировки положения зеркал телескопа, гарантируя, что они остаются правильно выровненными и сфокусированными. [15]

Вместе адаптивные и активные оптические системы позволяют DKIST производить некоторые из самых высокоразрешенных изображений Солнца, когда-либо полученных. Эти изображения могут быть использованы для более детального изучения поверхности и атмосферы Солнца, помогая ученым лучше понять процессы, которые управляют солнечной активностью и космической погодой. [18]

Инструментарий

Высококачественное изображение поверхности Солнца, полученное DKIST
Высококачественное изображение солнечного пятна , полученное DKIST [19]

Ожидается, что DKIST будет иметь пять инструментов первого поколения. [20]

Видимый широкополосный формирователь изображений (VBI)

VBI — это двухканальный формирователь изображений с дифракционным ограничением , в котором каждый путь состоит из интерференционного фильтра и цифровой научной камеры с датчиком CMOS, которая делает выборку изображения Солнца. Каждая камера имеет 4k×4k пикселей. Интерференционные фильтры работают как полосовой фильтр , который пропускает только выбранный диапазон длин волн (т. е. цвет) солнечного света. В каждом канале доступны четыре различных интерференционных фильтра, которые установлены в моторизованном быстросменном колесе фильтров.

Синий канал VBI ( поле зрения 45 ″ )

Красный канал VBI ( поле зрения 69 ″ )

Для каждой длины волны необходимо записать серию изображений с высокой частотой кадров (30 кадров в секунду ), подвергнуть их цифровому анализу и сформировать единое четкое изображение ( реконструкция спеклов ).

VBI изготавливается Национальной солнечной обсерваторией .

Видимый спектрополяриметр (ViSP)

ViSP изготавливается Высокогорной обсерваторией .

Видимый настраиваемый фильтр (VTF)

VTF производится Институтом Зонненфизики Кипенхойера .

Спектрополяриметр ближнего инфракрасного диапазона с дифракционным ограничением (DL-NIRSP)

DL-NIRSP — это интегральный полевой спектрограф на основе дифракционной решетки со спектральным разрешением R=250000. DL-NIRSP изготовлен Институтом астрономии (IfA) Гавайского университета .

Криогенный спектрополяриметр ближнего инфракрасного диапазона (Cryo-NIRSP)

Cryo-NIRSP изготавливается Институтом астрономии (IfA) Гавайского университета .

Партнеры

По состоянию на 2014 год к сотрудничеству по созданию DKIST присоединились двадцать два учреждения: [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Солнечный телескоп назван в честь покойного сенатора Иноуэ". Национальная солнечная обсерватория . 16 декабря 2013 г. Получено 21 октября 2015 г.
  2. ^ Witze, A. (29 января 2020 г.). «Самый мощный в мире солнечный телескоп запущен и работает». Nature . doi :10.1038/d41586-020-00224-z. PMID  33504997. S2CID  213261911.
  3. ^ ab Ханна Девлин (29 января 2020 г.). «Телескоп сделал самые подробные снимки Солнца». The Guardian .
  4. ^ "NSF FY2019 Report" (PDF) . Национальный научный фонд . 2019 . Получено 16 декабря 2022 .
  5. ^ Крокетт, К. (29 января 2020 г.). «Это самые подробные изображения Солнца, когда-либо сделанные». Science News . Получено 30 января 2020 г. .
  6. ^ ab "Отличная работа, команда!". Twitter . Национальная солнечная обсерватория . Получено 24 ноября 2021 г. .
  7. ^ Рафтери, Клэр (18 декабря 2019 г.). «Зачем строить солнечный телескоп Иноуэ на Халеакале». NSO — Национальная солнечная обсерватория . Получено 24 декабря 2022 г.
  8. ^ Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуэ Национального научного фонда США начинает этап ввода в эксплуатацию для научных операций
  9. ^ "NSF выбирает NSO для строительства крупнейшего в мире солнечного телескопа" (пресс-релиз). SpaceRef. 22 января 2010 г. Получено 16 марта 2017 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  10. ^ "Building the DKIST – Image Gallery". dkist.nso.edu. Архивировано из оригинала 13 сентября 2014 года . Получено 22 августа 2015 года .
  11. ↑ Дюран, Пьеро (21 сентября 2013 г.), «Работы над куполом завершены, говорят испанские компании», French Tribune , получено 26 сентября 2013 г.( Обратите внимание, что иллюстрация, сопровождающая статью, представляет собой изображение купола Тридцатиметрового телескопа, созданное художником в 2012 году , и совершенно не похожа на реальный корпус ATST .)
  12. ^ "Главное зеркало доставлено на солнечный телескоп Дэниела К. Иноуэ" (пресс-релиз). Национальный научный фонд . 3 августа 2017 г. Пресс-релиз 17-072.
  13. ^ Communications, University Relations- (11 декабря 2015 г.). "UA Completes Primary Mirror for Advanced Solar Telescope". UANews . Получено 4 февраля 2020 г. .
  14. ^ "DKIST M1 Mirror Successfully Aluminized". NSO - Национальная солнечная обсерватория . 4 июня 2018 г. Получено 4 февраля 2020 г.
  15. ^ abc "2.0 Wavefront Correction | DKIST". dkist.nso.edu . Архивировано из оригинала 24 декабря 2022 г. Получено 24 декабря 2022 г.
  16. ^ Джонсон, Люк К.; Йоханссон, Эрик; Марино, Хосе; Ричардс, Кит; Риммеле, Томас; Ванг, Айрис; Вёгер, Фридрих (15 декабря 2020 г.). «Первый свет с адаптивной оптикой: производительность адаптивной оптики высокого порядка DKIST». В Шмидт, Дирк; Шрайбер, Лора; Верне, Элиз (ред.). Адаптивные оптические системы VII . Том 11448. SPIE. стр. 27. Bibcode : 2020SPIE11448E..0TJ. doi : 10.1117/12.2563427. ISBN 9781510636835. S2CID  230572781.
  17. ^ Хауэлл, Элизабет (1 марта 2022 г.). «Огромный солнечный телескоп начинает научные наблюдения». Space.com . Получено 24 декабря 2022 г. .
  18. ^ «Это самая высокая фотография солнца из когда-либо сделанных». MIT Technology Review . Получено 24 декабря 2022 г.
  19. ^ "Солнечный телескоп опубликовал первое изображение солнечного пятна". phys.org . Получено 6 декабря 2020 г. .
  20. ^ "DKIST Instruments". NSO - Национальная солнечная обсерватория . Получено 4 февраля 2020 г.
  21. ^ "Сотрудничающие институты". dkist.nso.edu . Получено 14 мая 2014 г. .

Внешние ссылки

Медиа, связанные с солнечным телескопом Дэниела К. Иноуэ на Wikimedia Commons