Телескоп для получения изображений в экстремальном ультрафиолете

Телескоп формирования изображений в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне ( EIT ) — это инструмент на SOHO, космическом корабле с высоким разрешением используемый для получения изображений солнечной короны в ультрафиолетовом диапазоне. Прибор EIT чувствителен к свету четырех различных длин волн : 17,1, 19,5, 28,4 и 30,4 нм , что соответствует свету, производимому высокоионизированным железом ( XI)/(X), (XII), (XV) и гелием (II). ), соответственно. EIT построен как единый телескоп с квадрантной структурой входных зеркал: каждый квадрант отражает различный цвет EUV-света, а длина волны, подлежащая наблюдению, выбирается затвором, который блокирует свет от всего, кроме желаемого квадранта основного телескопа. .

Длины волн EIT представляют большой интерес для физиков Солнца, поскольку они излучаются очень горячей солнечной короной , а не относительно более холодной фотосферой Солнца; это открывает структуры в короне, которые в противном случае были бы скрыты яркостью самого Солнца. Первоначально EIT был задуман как видоискатель , помогающий выбирать цели наблюдения для других инструментов на борту SOHO, но EIT приписывают значительную часть оригинальной науки, исходящей от SOHO, включая первые наблюдения явлений бегущей волны в короне. характеристика начала выброса корональной массы и определение структуры корональных дыр . До середины 2010 года EIT получала изображение Солнца Fe XII (длина волны 19,5 нм) примерно четыре раза в час круглосуточно; они были немедленно отправлены в виде замедленных видеороликов на веб-сайт SOHO для немедленного просмотра всеми, кто заинтересован. (С лета 2010 года, когда Торп сдал в эксплуатацию Обсерваторию солнечной динамики был завершен, его сборка изображений атмосферы смогла гораздо чаще получать изображения Солнца с гораздо более высоким разрешением. Таким образом, коронографы белого света на SOHO могут делать снимки чаще: они используют процессор и полосу пропускания телеметрии совместно с EIT. Изображения используются для долгосрочных исследований Солнца, для детального структурного анализа особенностей Солнца, а также для космической погоды прогнозирования NOAA в режиме реального времени Центром прогнозирования космической погоды .

Технология

EIT — первый долговременный инструмент, использующий покрытием нормального падения многослойным оптику с для получения изображений Солнца в крайнем ультрафиолете . Эту часть спектра чрезвычайно трудно отразить, поскольку большая часть материи очень сильно поглощает свет. Традиционно эти длины волн отражались либо с помощью скользящего падения (как в телескопе Вольтера для визуализации рентгеновских лучей ), либо с помощью дифракционной решетки (как в шутливо называемом перекрытиемографе, запущенном на Скайлэбе в середине 1970-х годов). Современная технология вакуумного напыления позволяет покрывать зеркала чрезвычайно тонкими слоями практически из любого материала. Многослойные зеркала в телескопе EUV покрыты чередующимися слоями легкого «разделительного» элемента (например, кремния ), который слабо поглощает EUV-свет, и тяжелого «рассеивающего» элемента (например, молибдена ), который очень сильно поглощает EUV-свет. Возможно, на зеркале можно было бы разместить по 100 слоев каждого типа толщиной около 10 нм каждый. Толщина слоя строго контролируется, так что на желаемой длине волны отраженные фотоны от каждого слоя конструктивно интерферируют. Таким образом можно достичь отражательной способности до ~50%.

Многослойная технология позволяет использовать традиционные формы телескопов (такие как конструкции Кассегрена или Ричи-Кретьена ) в новой части спектра. Получение изображений Солнца с помощью многослойной EUV-оптики было впервые использовано в 1990-х годах MSSTA и NIXT ракетами-зондами , каждая из которых совершила несколько пятиминутных полетов в космос. Многослойная EUV-оптика также используется в наземных нанолитографии установках для изготовления микрочипов .

Детектор EIT представляет собой обычную ПЗС-матрицу с обратной засветкой, специально утонченную для приема фотонов EUV. Потому что детектор примерно одинаково чувствителен к ЭУФ и видимым фотонам, а на Солнце около одного миллиарда (10 ⁹ ) раз ярче в видимом свете, чем в EUV, используются специальные фильтры из тонкой фольги, чтобы блокировать видимый свет, пропуская EUV. Фильтры изготовлены из чрезвычайно тонкой алюминиевой фольги толщиной около 200 нм (0,2 микрометра) и пропускают около половины падающего EUV-света, поглощая при этом практически весь падающий видимый свет.

История

EIT было трудно продать агентствам, финансирующим научные исследования, поскольку в начале 1990-х годов не было ясно, будет ли простая визуализация короны полезна с научной точки зрения (большинство других инструментов на борту SOHO представляют собой спектрографы различных типов). EIT Руководитель был Жан-Пьер Делабудиньер вынужден найти финансирование и ресурсы из нескольких мест для создания и запуска инструмента. Например, только EIT из приборов SOHO не имеет собственного бортового компьютера ; он подключен к бортовому компьютеру LASCO и рассматривается как дополнительная камера LASCO. Для механизмов регулировки наведения не было финансирования, поэтому EIT прикручивается непосредственно к космическому кораблю и, следовательно, образует опорную точку наведения SOHO: все остальные инструменты выравниваются по изображениям EIT. Регулировка фокуса достигается за счет теплового расширения : внутренние нагреватели выживания (присутствующие в большинстве космических инструментов) используются для достижения микроскопических изменений размера конструкции телескопа и, следовательно, расстояния между зеркалами. Первоначально EIT выделял только около 1 кбит/с данных — примерно такую ​​же скорость, как 110 в бодах телетайп гораздо большая телеметрии полоса пропускания , но после того, как его полезность стала ясна, ему была выделена .

Связанные инструменты

Технология EIT основана на прототипах приборов, которые использовались на зондирующих ракетах MSSTA и NIXT . Первый многослойный телескоп, получивший изображение всего диска Солнца в EUV, был запущен компанией ABC Walker и его командой в 1987 году. Космические аппараты TRACE , STEREO и Proba-2 (запущенные в 1998, 2006 и 2009 годах соответственно) оснащены аналогичными многослойными формирователями изображений. , как и миссия Обсерватории солнечной динамики .

Внешние ссылки

• Последние полноформатные изображения EIT