Сегментированное зеркало
— 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 он был независимо переоткрыт и получил дальнейшее развитие под руководством доктора Джерри Нельсона в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийском университете в 1980-х годах. [ нужна ссылка ] , и с тех пор все необходимые технологии распространились по всему миру до такой степени, что практически все будущие большие оптические телескопы планируют использовать сегментированные зеркала.
Приложение
[ редактировать ]
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, используемыми 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, когда телескоп поворачивался в разные положения. [5] [6] изменение точной формы 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 , где минимизируются размеры оптических компонентов. использует сегментированную зеркальную решетку с частичным отражением Компания Tooz для отвода света от световодов, который используется в качестве оптического элемента смарт-стекла . [7]
Телескопы с сегментированными зеркалами
[ редактировать ]Некоторые из крупнейших оптических телескопов в мире используют сегментированные главные зеркала. К ним относятся, помимо прочего, следующие телескопы:
Телескопы Кека
[ редактировать ]
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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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 х 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.
Большой телескоп Канарских островов
[ редактировать ], также известный как GranTeCan, Большой Канарский телескоп 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
[ редактировать ]— Многообъектный волоконный спектроскопический телескоп с большой площадью неба обзорный телескоп, расположенный в провинции Хэбэй китайской . 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
[ редактировать ]18 зеркальных сегментов космического телескопа Джеймса Уэбба были изготовлены в основном в 2011 году. [11] Космический телескоп был запущен кораблем Ariane 5 из Гвианского космического центра 25 декабря 2021 года. [12]
Телескопы нового поколения
[ редактировать ]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 из 798 сегментов. Его первый свет ожидается в 2027 году. [13]
Дифракционные шипы
[ редактировать ]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
JWST-изображение спиральной галактики NGC 7469 с дифракционными пиками
Края сегментов главного зеркала JWST и крестовины имеют цветовую маркировку с соответствующими дифракционными шипами.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ В. Патрик МакКрей - Гигантские телескопы - Страница 107
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Боноли, Ф. «Гвидо Хорн д'Артуро и первые многозеркальные телескопы: 1932–1952». Мемуары Итальянского астрономического общества 89 (2018): 448.
- ^ Никерсон, Колин (5 ноября 2007 г.). "Давно не виделись" . Бостон Глобус . Проверено 11 ноября 2009 г.
- ^ «Информационный бюллетень по научному комплекту телескопа Кек, Часть 1» . SCI Space Craft International. 2009 . Проверено 11 ноября 2009 г.
- ^ 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}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ 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.
- ^ «Тоз технологии» . Туз (на немецком языке) . Проверено 26 января 2022 г.
- ^ «Зеркальные сегменты» . Веб-сайт Южноафриканского Большого Телескопа . СОАА . Проверено 10 мая 2013 г.
- ↑ Начинаются испытания канарского телескопа BBC, 14 июля 2007 г.
- ↑ Гигантский телескоп начинает исследование космоса 14 июля 2007 г.
- ^ «Шесть сегментов зеркала JWST для начала криогенных испытаний» news.softpedia.com, 14 апреля 2011 г.
- ^ Маргетта, Роберт (08 сентября 2021 г.). «НАСА готовит космический телескоп Джеймса Уэбба к декабрьскому запуску» . НАСА . Проверено 15 сентября 2021 г.
- ^ «Чрезвычайно Большой Телескоп ESO планирует начать научную работу в 2027 году» . 11 июня 2021 г. Проверено 18 июня 2021 г.
- ^ «Джеймс Уэбб: «Полностью сфокусированный» телескоп превосходит все ожидания» . Новости Би-би-си . 16 марта 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Нельсон, Джерри (2005). «Сегментированные зеркальные телескопы» . В Фуа, Рено; Фой, Франсуа-Клод (ред.). Оптика в астрофизике . Springer Science+Business Media. стр. 61–72. ISBN 978-1-4020-3437-4 .
