Kujutise krediit: NSO
Uus adaptiivne optikasüsteem aitab Riiklikul Päikesevaatluskeskusel Päikesest palju erksamaid pilte teha. Uue NSO süsteemiga; Päikeseteleskoope saab nüüd aga ehitada 4-meetriseid ja suuremaid. See peaks võimaldama päikese astronoomidel paremini mõista päikeseenergia magnetilisi protsesse ja muid tegevusi.
Muljetavaldavaid teravaid päikesepilte saab luua täiustatud adaptiivse optilise süsteemiga, mis annab olemasolevatele teleskoopidele uue elu ja avab tee suure avaga päikeses teleskoopide põlvkonnale. See AO-süsteem eemaldab Maa turbulentse atmosfääri tekitatud hägususe ja annab selget nägemust väikseimast struktuurist Päikesel.
Uus AO76 süsteem - adaptiivne optika, 76 alampertuuri - on suurim süsteem, mis on mõeldud päikesevaatluste jaoks. Nagu hiljuti demonstreeris NMS-i riikliku päikeseenergia vaatluskeskuse meeskond, tekitab AO76 teravamaid pilte atmosfääri moonutuste halvemates tingimustes kui AO24 süsteem, mida on kasutatud alates 1998. aastast.
“Esimene tuli” uue AO76 süsteemiga oli 2002. aasta detsembris, millele järgnesid testid, mis algasid 2003. aasta aprillis uue kiire kaamera abil, mis süsteemi märkimisväärselt täiustas.
"Kui esimesed tulemused prototüübiga 2002. aasta lõpus oleksid muljetavaldavad," ütles NSO AO projekti teadlane dr Thomas Rimmele, "nimetaksin etendust, mida me nüüd muudame, tõeliselt hämmastavaks. Olen selle uue süsteemi pakutavast pildikvaliteedist üsna vaimustatud. Ma usun, et on õiglane öelda, et meie saadavad pildid on Dunni päikeseteleskoobi kõigi aegade parimad tulemused. ” Dunn on üks rahva tähtsamaid päikesevaatlusrajatisi.
Kaheotstarbeline programm
Uuel kõrge järjekorras AO-süsteemil on kaks eesmärki. See võimaldab olemasolevatel päikeseteleskoopidel, nagu 76-cm (30-tolline) Dunn, toota kõrgema eraldusvõimega pilte ja parandada nende teaduslikku väljundit laiemas nägemistingimustes. See näitab ka võimet süsteemi mastaapida, et võimaldada uue põlvkonna suure avaga instrumente, sealhulgas pakutud 4-meetrine kõrgtehnoloogiline päikeseenergia teleskoop (vt allpool), mis näeb suuremat eraldusvõimet kui praegused teleskoobid suudavad saavutada.
Päikese kõrge eraldusvõimega vaatlused on muutunud üha olulisemaks paljude päikesefüüsika lahendamata probleemide lahendamisel. Vooluelementide füüsikalise olemuse ehk päikese peenstruktuuri uurimine üldiselt eeldab peenstruktuuride spektroskoopiat ja polarimeetriat. Säriaeg on tavaliselt umbes 1 sekund ja spektroskoopilistes / polarimeetrilistes andmetes saavutatud eraldusvõime on tavaliselt 1 kaaresekund, mis pole peenete päikesestruktuuride uurimiseks piisav. Lisaks ennustavad teoreetilised mudelid olemasolevate päikeseteleskoopide eraldusvõime piiridest 0,2 kaaresekundit madalamat struktuuri. Nii väikestel skaaladel toimuvate oluliste füüsikaliste protsesside uurimiseks on vaja vaatlusi alla 0,2 kaaresekundilise eralduspiiri. Ainult AO suudab pakkuda maapinnal asuvatest vaatluskeskustest ühtlast ruumilist lahutusvõimet 0,1 kaaresekundit või paremat.
AO-tehnoloogia ühendab arvuteid ja paindlikke optilisi komponente, et vähendada atmosfääri hägustumise (nägemise) mõju astronoomilistele piltidele. Sunspoti päikesesüsteem AO76 põhineb Shack-Hartmanni korrelatsioonitehnikal. Sisuliselt jagab see sissetuleva pildi lairibaanduri kaameraga vaadatavate alamhulkade hulgaks. Võrdluspildiks valitakse üks alampertuur. Digitaalsignaaliprotsessorid (DSP) arvutavad, kuidas reguleerida iga alampertuuri võrdluspildiga. Seejärel käsutavad DSP-d 97 ajamit ümber kujundada õhuke, 7,7 cm (3-tolline) deformeeritav peegel, et tühistada suurem osa hägususest. DSP suudab juhtida ka AO-süsteemi ette paigaldatud kallutus- / otsapeeglit, mis eemaldab atmosfääri põhjustatud pildi üldliikumise.
Teravamate piltide jaoks silmuse sulgemine
"Astronoomide jaoks on suur väljakutse nende atmosfääri mõju saavutamiseks nende teleskoopidesse siseneva valguse korrigeerimine," selgitas NSO AO juhtivprojektijuht Kit Richards. "Erineva temperatuuriga õhk, mis segab teleskoobi kohal, muudab atmosfääri nagu kummilääts, mis kujundab ennast umbes sada korda sekundis." See on raskem päikese astronoomide jaoks, kes jälgivad päeval Päikest Päikese soojendusega Maa pinnast, kuid põhjustab tähekeste sähvatust öösel.
Lisaks soovivad päikesefüüsikud uurida laiendatud eredaid piirkondi, mille kontrastsus on väike. See muudab AO-süsteemi jaoks keerukamaks korrelatsiooni mitme pisut erineva alamosa samade osade vahel ja korrelatsiooni säilitamise ühest pildiraamist teise, kui atmosfäär muudab kuju.
(Öises astronoomias on mitu aastat kasutatud teistsugust tehnikat. Laserid tekitavad atmosfääris kunstlikke juhitähte, lastes astronoomidel mõõta ja korrigeerida atmosfääri moonutusi. Päikesevaatlusinstrumentide puhul pole see praktiline.)
1998. aastal võttis NSO pioneerina kasutusele madala tellimusega AO24 süsteemi päikesevaatluste jaoks. Sellel on 24 ava ja see kompenseerib 1200 korda sekundis (1200 hertsi [Hz]). Alates 2000. aasta augustist keskendus meeskond süsteemi skaleerimisele 76 Apertuuriga AO76 ja korrigeerides kaks korda kiiremini, 2500 Hz. Murrangud algasid 2002. aasta lõpus.
Esiteks suleti servoahel uue kõrgekvaliteedilise AO-süsteemi korral selle detsembris Dunnis toimunud esimese insenerkäigu ajal. "Suletud ahelaga" servosüsteemis suunatakse väljund sisendisse tagasi ja vead suunatakse nulli. "Avatud ahelaga" süsteem tuvastab vead ja teeb parandused, kuid parandatud väljundit ei tagastata sisendisse. Servosüsteem ei tea, kas ta eemaldab kõik vead või mitte. Seda tüüpi süsteem on kiirem, kuid väga raskesti kalibreeritav ja kalibreeritav. Sel hetkel kasutas süsteem ajutise lainefrondi andurina DALSA kaamerat, mis töötab sagedusel 955 Hz. Optiline seadistamine ei olnud lõplik ja esialgne; „Paljas kondiga” tarkvara haldas süsteemi.
Kiire lainefrondi andur
Isegi selles esialgses olekus - mille eesmärk oli näidata, et komponendid töötavad koos süsteemina - ja keskpärastes nägemistingimustes andis kõrge järjekorraga AO-süsteem muljetavaldavaid, difraktsioonipiiranguga pilte. Parandatud ja parandamata piltide ajalised järjestused näitavad, et uus AO-süsteem pakub üsna ühtlast kõrgresolutsiooniga pildistamist isegi siis, kui nägemine varieerub oluliselt, nagu on tavaline päevasel nägemisel.
Pärast seda verstaposti paigaldas meeskond uue kiire lainefrondi sensorkaamera, mis on välja töötatud AO projekti jaoks Baja Technology ja NSO Richardsi poolt. See töötab kiirusega 2500 kaadrit sekundis, mis rohkem kui kahekordistab DALSA kaameraga võimalikku suletud ahela servo ribalaiust. Richards rakendas ka täiustatud juhtimistarkvara. Lisaks sellele uuendati süsteemi, et juhtida tipu / kalde korrigeerimise peeglit kas otse AO lainefrondi andurist või eraldi korrelatsiooni / punktjälgimissüsteemist, mis töötab sagedusel 3 kHz.
Uut kõrgekvaliteedilist AO76 testiti esmakordselt 2003. aasta aprillis ja see hakkas kohe tootma suurepäraseid pilte laiemates vaatetingimustes, mis tavaliselt välistavad kõrge eraldusvõimega pildid. Uut kõrgekvaliteedilist AO76 testiti esmakordselt 2003. aasta aprillis ja see hakkas kohe tootma suurepäraseid pilte laiemates vaatetingimustes, mis tavaliselt välistavad kõrge eraldusvõimega pildid. Silmatorkavad erinevused AO-ga sisse ja välja lülitamisel on aktiivsete alade, granuleerimise ja muude omaduste piltidel hästi nähtavad.
"See ei tähenda, et nägemine poleks enam oluline," märkis Rimmele. „Vastupidi, selliste mõjude nägemine nagu anisoplanatism - lainefrondi erinevused korrelatsiooni sihtmärgi ja selle piirkonna vahel, mida me tahame uurida - on endiselt piiravad tegurid. Kuid pooleldi korraliku nägemise korral võime granuleerimisega hakkama saada ja suurepäraseid pilte salvestada. ”
Suurte instrumentide, näiteks kõrgtehnoloogilise päikeseenergia teleskoobi võimaldamiseks, tuleb kõrget järku AO-süsteemi suurendada vähemalt kümnekordselt vähemalt 1000 alamristmeni. Ja NSO otsib kaugemale keerukamat tehnikat, multikonjugeeritud AO-d. See öise astronoomia jaoks juba välja töötatud lähenemisviis loob turbulentse piirkonna kolmemõõtmelise mudeli, selle asemel, et käsitleda seda lihtsa moonutatud objektiivina.
Kuid praegu keskendub projektimeeskond optilise seadistuse lõpuleviimisele Dunnis, AO-pinki paigaldamisele Big Beari päikesevaatluskeskusesse, millele järgnevad tehnilised käigud, rekonstrueerimisvõrrandite ja servoahela juhtimisvõimaluste optimeerimine ning süsteemi iseloomustamine jõudlus mõlemal saidil. Seejärel peaks Dunn AO süsteem töötama 2003. aasta sügisel. Plaanis on Diffraction Limited Spectro-Polarimeter (DLSP) - peamine teadusinstrument, mis saab ära kasutada kõrgjärjestusega AO pakutavat difraktsiooni piiratud pildikvaliteeti. NSO arendab DLSP-d koostöös Boulderis asuva kõrgmäestiku vaatluskeskusega.
Algne allikas: NSO pressiteade
