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, которые используются 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 частично отражающую сегментированную зеркальную решетку 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: 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 ожидания» . Новости Би-би-си . 16 марта 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Нельсон, Джерри (2005). «Сегментированные зеркальные телескопы» . В Фой, Рено; Фой, Франсуа-Клод (ред.). Оптика в астрофизике . Springer Science+Business Media. стр. 61–72. ISBN 978-1-4020-3437-4 .
