Кредитна графіка: NSO
Нова адаптивна система оптики допомагає Національній сонячній обсерваторії робити набагато яскравіші зображення Сонця. З новою системою НСО; однак тепер сонячні телескопи можна будувати на 4 метри і більше. Це повинно дати змогу сонячним астрономам краще зрозуміти процеси сонячного магнетизму та інші види діяльності.
Вражаючі, різкі зображення Сонця можна створити за допомогою вдосконаленої адаптивної оптичної системи, яка подарує нове життя існуючим телескопам і відкриє шлях для покоління сонячних телескопів великого діафрагми. Ця система AO усуває розмиття, введене в бурхливу атмосферу Землі, і, таким чином, забезпечує чітке бачення найменшої структури на Сонці.
Нова система AO76 - Адаптивна Оптика, 76 підперспектр - це найбільша система, призначена для сонячних спостережень. Як продемонструвала нещодавно команда Національної сонячної обсерваторії в Сан-Спорті, штат Нью-Мексико, AO76 створює більш чіткі зображення в гірших умовах бачення атмосферних спотворень, ніж система A24, яка працює з 1998 року.
"Перше світло" з новою системою AO76 було в грудні 2002 року, після чого випробування починалися в квітні 2003 року з новою швидкісною камерою, яка значно покращила систему.
"Якби перші результати в кінці 2002 року з прототипом були вражаючими", - сказав доктор Томас Ріммеле, науковець проекту AO в НСО, - я б назвав ефективність, яку ми отримуємо зараз справді дивовижною. Я дуже вражений якістю зображення, яку надає ця нова система. Я вважаю, що справедливим є те, що зображення, які ми отримуємо, - найкращі, які коли-небудь створював сонячний телескоп Данна ». Данн - один з провідних спонсорських спостережень у країні.
Програма двозначного призначення
Нова система високого порядку AO служить двом цілям. Це дозволить існуючим сонячним телескопам, як 76-сантиметровий (30-дюймовий) Данн, створювати зображення з більшою роздільною здатністю та значно покращити їх науковий результат при більш широкому діапазоні умов бачення. Він також демонструє можливість масштабування системи для того, щоб дозволити новим поколінням приладів великої діафрагми, включаючи запропонований 4-метровий сонячний телескоп вдосконаленої технології (див. Нижче), який буде бачити з більш високою роздільною здатністю, ніж теперішні телескопи.
Спостереження Сонця з високою роздільною здатністю набувають все більшого значення для вирішення багатьох невирішених проблем у фізиці сонячної енергії. Вивчення фізики флюсових елементів або сонячної тонкої структури взагалі вимагає спектроскопії та поляриметрії тонких структур. Експозиція, як правило, триває приблизно 1 секунду, а роздільна здатність, досягнута в даний час за спектроскопічними / поляриметричними даними, зазвичай становить 1 дуги в секунду, що недостатньо для вивчення тонких сонячних структур. Крім того, теоретичні моделі передбачають структури, що знаходяться нижче меж роздільної здатності 0,2 дугових секунд існуючих сонячних телескопів. Спостереження потрібні нижче межі роздільної здатності 0,2 дуги для вивчення важливих фізичних процесів, що відбуваються на таких малих масштабах. Тільки АО може забезпечити послідовне просторове дозвіл 0,1 арк-сек або краще від наземних обсерваторій.
Технологія AO поєднує в собі комп'ютери та гнучкі оптичні компоненти, щоб зменшити вплив розмивання атмосфери ("бачення") на астрономічні зображення. Сонячна система AO76 Sunspot заснована на кореляційній техніці Шака-Хартмана. По суті, це ділить вхідне зображення на масив підпредметрів, які переглядаються датчиком камери хвильового фронту. В якості еталонного зображення вибирається одна підрядна. Цифрові сигнальні процесори (DSP) обчислюють, як відрегулювати кожну піддіафрагму відповідно до еталонного зображення. Тоді ЦСП дають команду 97 виконавчих механізмів переробити тоне 7,7 см (3-дюймове) деформуюче дзеркало, щоб скасувати велику кількість розмиття. DSP також може керувати нахилом / наконечником, встановленим перед системою AO, що видаляє грубі руху зображення, викликані атмосферою.
Закриття циклу для чіткіших зображень
"Основна проблема для астрономів - це виправлення світла, що надходить у їхні телескопи, для впливу на атмосферу Землі", - пояснив Кіт Річардс, головний інженер проекту AO від НСО. "Повітря різної температури, що перемішується над телескопом, робить атмосферу, як гумова лінза, яка перетворюється приблизно в сто разів щосекунди". Це суворіше для сонячних астрономів, які спостерігають вдень, коли Сонце нагріває земну поверхню, але все ж змушує зорі мерехтіти вночі.
Крім того, сонячні фізики хочуть вивчити розширені яскраві області з низьким контрастом. Це робить для системи AO більш складним співвіднесення одних і тих же частин декількох дещо різних піддіафрагментів і підтримання кореляції від одного кадру зображення до іншого, оскільки атмосфера змінює форму.
(Нічна астрономія вже кілька років використовує іншу техніку. Лазери генерують в атмосфері штучні путівники, дозволяючи астрономам вимірювати та виправляти атмосферні спотворення. Це не практично для інструментів, які спостерігають за Сонцем.)
У 1998 р. НСО вперше застосував систему AO24 низького порядку для сонячних спостережень. Він має 24 діафрагми і компенсує 1200 разів / секунду (1200 Герц [Гц]). З серпня 2000 року команда зосередилася на масштабуванні системи до високого порядку AO76 з 76 діафрагмами та виправленням удвічі швидше, 2500 Гц. Прориви розпочалися наприкінці 2002 року.
По-перше, серво цикл був успішно закритий на новій системі високого порядку AO під час його першого інженерного запуску в Данні в грудні. У сервосистемі "замкнутого циклу" висновок подається на вхід, а помилки передаються до 0. Система "відкритого циклу" виявляє помилки та вносить виправлення, але виправлений вихід не повертається на вхід. Сервосистема не знає, чи видаляє всі помилки чи ні. Цей тип системи швидше, але дуже важко відкалібрувати та продовжувати калібрувати. У цей момент система використовувала камеру DALSA, яка працює на частоті 955 Гц, як проміжний датчик хвильового фронту. Оптична установка не була завершена та попередня; Система керувала «голими кістками».
Високошвидкісний датчик хвильового фронту
Навіть у такому попередньому стані - призначеному продемонструвати, що компоненти працювали разом як система - та в умовах посереднього бачення, система AO високого порядку створювала вражаючі, обмежені дифракцією зображення. Тимчасові послідовності виправлених та некоректованих зображень показують, що нова система AO забезпечує досить послідовне зображення високої роздільної здатності навіть тоді, коли видимість суттєво змінюється, як це характерно для денного бачення.
Після цієї віхи команда встановила нову високошвидкісну датчикову камеру з хвильовим фронтом, розроблену для проекту AO компанія Baja Technology та Річардса НСО. Він працює зі швидкістю 2500 кадрів / секунду, що більше, ніж удвічі, можлива пропускна здатність сервопередачі в замкнутому циклі, можлива для камери DALSA. Річардс також впровадив вдосконалене програмне забезпечення для управління. Крім того, систему було вдосконалено для управління дзеркалом корекції наконечника / нахилу безпосередньо від датчика AO хвилі фронту, або від окремої системи кореляції / точкового відстеження, яка працює на частоті 3 кГц.
Новий високий порядок AO76 був вперше випробуваний у квітні 2003 року і одразу почав створювати чудові зображення в більш широкому діапазоні умов бачення, які зазвичай виключають зображення високої роздільної здатності. Новий високий порядок AO76 був вперше випробуваний у квітні 2003 року і одразу почав створювати чудові зображення в більш широкому діапазоні умов бачення, які зазвичай виключають зображення високої роздільної здатності. Вражаючі відмінності від AO від вимкнених легко видно на зображеннях активних областей, грануляції та інших ознаках.
"Це не означає, що бачити вже не має значення", - зазначив Ріммеле. «Навпаки, бачення таких ефектів, як анізопланатизм - різницеві хвилі між співвідношенням цілі кореляції та областю, яку ми хочемо вивчити - все ще є обмежуючими факторами. Але на півдорозі пристойного бачення ми можемо зафіксувати грануляцію та записати чудові зображення ».
Щоб зробити такі великі інструменти, як сонячний телескоп передових технологій, систему АО високого порядку доведеться збільшити більш ніж в десятки разів, принаймні до 1000 підданих. І НСО виходить за рамки цього на більш складну техніку, багатокон'югатну АТ. Цей підхід, вже розроблений для нічної астрономії, будує тривимірну модель турбулентної області, а не трактує її як просту спотворену лінзу.
Поки що команда проекту зосередиться на завершенні оптичного налаштування на Данні, встановленні лавки AO в Сонячній обсерваторії Великого ведмедя з подальшими інженерними прогонами, оптимізацією рівнянь реконструкції та керування сервокрутковим циклом та характеристикою системи продуктивність на обох сайтах. Тоді система Dunn AO повинна запрацювати восени 2003 року. Заплановано Діфракційний спектро-поляриметр з обмеженою дифракцією (DLSP), головним науковим інструментом, який може скористатись дифракційною обмеженою якістю зображення, що надається високоаспективними AO його перші пусконалагоджувальні роботи розпочалися восени 2003 року. NSO розробляє DLSP у співпраці з Обсерваторією висоти у Боулдері.
Оригінальне джерело: Новини НСО
