Attēla kredīts: NSO
Jauna adaptīvā optikas sistēma palīdz Nacionālajai Saules observatorijai uzņemt daudz spilgtākus Saules attēlus. Ar jauno NSO sistēmu; tomēr saules teleskopus tagad var uzbūvēt 4 metrus un lielākus. Tam vajadzētu ļaut saules astronomiem labāk izprast saules magnētisma un citu darbību procesus.
Iespaidīgus, asus Saules attēlus var radīt, izmantojot uzlaboto adaptīvo optisko sistēmu, kas esošajiem teleskopiem piešķirs jaunu dzīvi un pavērs ceļu lielas paaudzes saules teleskopu paaudzei. Šī AO sistēma novērš izplūšanu, ko rada Zemes vētrainā atmosfēra, un tādējādi nodrošina skaidru redzējumu par vismazāko Saules struktūru.
Jaunā AO76 sistēma - Adaptīvā optika, 76 apakšapertūras - ir lielākā sistēma, kas paredzēta saules novērojumiem. Kā nesen parādīja Nacionālās Saules observatorijas komanda Sunspot, NM, AO76 rada asākus attēlus sliktākos atmosfēras izkropļojuma apstākļos nekā AO24 sistēma, ko izmanto kopš 1998. gada.
“Pirmais apgaismojums” ar jauno AO76 sistēmu bija 2002. gada decembrī, kam sekoja testi, sākot ar 2003. gada aprīli ar jaunu ātrgaitas kameru, kas ievērojami uzlaboja sistēmu.
"Ja pirmie rezultāti ar prototipu 2002. gada beigās būtu iespaidīgi," sacīja NSO AO projekta zinātnieks Dr. Tomass Rimmele, "Es sauktu par priekšnesumu, kuru mēs tagad iegūstam patiesi pārsteidzošu. Esmu ļoti sajūsmā par šīs jaunās sistēmas piedāvāto attēla kvalitāti. Es uzskatu, ka ir godīgi teikt, ka mūsu iegūtie attēli ir labākie, ko jebkad saražojis Dunn Saules teleskops. ” Dunn ir viena no valsts vadošajām saules novērošanas iespējām.
Divējāda mērķa programma
Jaunā augstas pasūtījuma AO sistēma kalpo diviem mērķiem. Tas ļaus esošajiem saules teleskopiem, piemēram, 76 cm (30 collu) Dunn, radīt augstākas izšķirtspējas attēlus un ievērojami uzlabot to zinātnisko rezultātu plašākā redzamības diapazonā. Tas arī parāda spēju mērogot sistēmu, lai nodrošinātu jaunas paaudzes lielu atvērumu instrumentus, ieskaitot ierosināto 4 metru uzlaboto tehnoloģiju saules teleskopu (skat. Zemāk), kas redzēsies ar lielāku izšķirtspēju nekā pašreizējie teleskopi var sasniegt.
Augstas izšķirtspējas saules novērojumi ir kļuvuši arvien nozīmīgāki daudzu neatrisinātu problēmu risināšanai saules fizikā. Lai izpētītu plūsmas elementu fiziku vai saules smalko struktūru kopumā, nepieciešama smalko struktūru spektroskopija un polarimetrija. Ekspozīcijas parasti ir apmēram 1 sekundi garas, un izšķirtspēja, kas pašlaik sasniegta spektroskopiskos / polarimetriskos datos, parasti ir 1 loka sekunde, kas nav pietiekama, lai izpētītu smalkās saules struktūras. Tālāk teorētiskie modeļi prognozē struktūras, kas ir zemākas par esošo saules teleskopu 0,2 loka sekunžu izšķirtspējas robežām. Novērojumi nepieciešami zem 0,2 loka sekundes izšķirtspējas robežas, lai izpētītu svarīgos fizikālos procesus, kas notiek tik mazos mērogos. Tikai AO var nodrošināt konsekventu telpisko izšķirtspēju 0,1 loka sekundē vai labāku no zemes novērošanas telpām.
AO tehnoloģija apvieno datorus un elastīgus optiskos komponentus, lai samazinātu atmosfēras izplūšanas (“redzēšanas”) ietekmi uz astronomiskiem attēliem. Sunspot saules AO76 sistēma ir balstīta uz Shack-Hartmann korelācijas paņēmienu. Būtībā tas sadala ienākošo attēlu apakšdaļu masīvā, kuru skata viļņu frontes sensora kamera. Kā atsauces attēls ir izvēlēts viens apakšatvērums. Ciparu signālu procesori (DSP) aprēķina, kā pielāgot katru apakšpertūru atbilstoši atsauces attēlam. Pēc tam DSP pavēl 97 izpildmehānismiem pārveidot plānu, 7,7 cm (3 collu) deformējamu spoguli, lai atceltu lielu daļu izplūšanas. DSP var arī vadīt slīpuma / uzgaļa spoguli, kas uzstādīts AO sistēmas priekšā, kas novērš atmosfēras radīto kopējo attēla kustību.
Aizverot cilpu asākiem attēliem
“Liels astronomu izaicinājums ir koriģēt gaismu, kas nonāk viņu teleskopos, lai radītu Zemes atmosfēras efektu,” skaidroja Kit Richards, NSO AO vadošā projekta inženieris. "Dažādu temperatūru gaiss, kas sajaucas virs teleskopa, padara atmosfēru tādu kā gumijas lēca, kas sevi veido apmēram simts reizes sekundē." Tas ir daudz smagāk saules astronomiem, kuri dienas laikā vēro, kā Saule silda Zemes virsmu, bet joprojām liek zvaigznēm mirgot naktī.
Turklāt saules fiziķi vēlas izpētīt paplašinātus gaišus reģionus ar mazu kontrastu. Tas padara AO sistēmu grūtāku, lai korelētu vienas un tās pašas daļas no nedaudz atšķirīgiem apakšdaļām un saglabātu korelāciju no viena attēla rāmja uz nākamo, kad atmosfēra maina formu.
(Nakts astronomijā vairākus gadus ir izmantota atšķirīga tehnika. Lāzeri atmosfērā ģenerē mākslīgas orientējošās zvaigznes, ļaujot astronomiem izmērīt un koriģēt atmosfēras izkropļojumus. Tas nav praktiski ar instrumentiem, kas novēro sauli.)
1998. gadā NSO sāka izmantot zemas kārtas AO24 sistēmu saules novērojumiem. Tam ir 24 atveres un tas kompensē 1200 reizes sekundē (1200 Hz]. Kopš 2000. gada augusta komanda koncentrējās uz sistēmas mērogošanu līdz augstās pakāpes AO76 ar 76 atverēm un labošanu divreiz ātrāk - 2500 Hz. Lūzumi sākās 2002. gada beigās.
Pirmkārt, servo cilpa tika veiksmīgi aizvērta jaunajā augstās pakāpes AO sistēmā tās pirmās inženierijas laikā Dunnā decembrī. Servo sistēmā “slēgta kontūra” izeja tiek atgriezta atpakaļ ieejā un kļūdas tiek noregulētas uz 0. “Atvērtās cilpas” sistēma atklāj kļūdas un izdara labojumus, bet labotā izeja netiek atgriezta atpakaļ ieejā. Servo sistēma nezina, vai tā novērš visas kļūdas. Šāda veida sistēma ir ātrāka, bet ļoti grūti kalibrējama un saglabājama. Šajā brīdī sistēma kā pagaidu viļņu frontes sensoru izmantoja DALSA kameru, kas darbojas ar 955 Hz frekvenci. Optiskā iestatīšana nebija pabeigta un sākotnēja; “Plikpa kaula” programmatūra vadīja sistēmu.
Ātrgaitas viļņu frontes sensors
Pat šajā sākotnējā stāvoklī - kas bija paredzēts, lai parādītu, ka komponenti darbojas kopā kā sistēma - un viduvēja skatiena apstākļos augstas kārtas AO sistēma radīja iespaidīgus, difrakcijas ierobežotus attēlus. Labotu un nekoriģētu attēlu laika secība parāda, ka jaunā AO sistēma nodrošina diezgan konsekventu augstas izšķirtspējas attēlojumu pat tad, ja redzamība ievērojami mainās, kā tas ir raksturīgi dienas redzamībai.
Pēc šī pavērsiena komanda uzstādīja jaunu ātrgaitas viļņu frontes sensora kameru, kuru pēc pasūtījuma AO projektam izstrādāja Baja Technology un NSO Richards. Tas darbojas ar ātrumu 2500 kadriem sekundē, kas vairāk nekā divas reizes palielina slēgtā cikla servo joslas platumu, kas iespējams ar DALSA kameru. Ričards arī ieviesa uzlabotu vadības programmatūru. Turklāt sistēma tika modernizēta, lai vadītu uzgaļa / slīpuma korekcijas spoguli vai nu tieši no AO viļņu frontes sensora, vai arī no atsevišķas korelācijas / vietas izsekotāju sistēmas, kas darbojas ar 3 kHz frekvenci.
Jaunais augstas izšķirtspējas AO76 pirmo reizi tika pārbaudīts 2003. gada aprīlī un nekavējoties sāka ražot izcilus attēlus plašākā redzamības apstākļos, kas parasti izslēdz augstas izšķirtspējas attēlus. Jaunais augstas izšķirtspējas AO76 pirmo reizi tika pārbaudīts 2003. gada aprīlī un nekavējoties sāka ražot izcilus attēlus plašākā redzamības apstākļos, kas parasti izslēdz augstas izšķirtspējas attēlus. Pārsteidzošās atšķirības ar ieslēgtu AO un pret izslēgtu AO ir skaidri redzamas aktīvo zonu, granulēšanas un citu īpašību attēlos.
"Tas nenozīmē, ka redzēt vairs nav nozīmes," atzīmēja Rimmele. “Tieši pretēji, tādu efektu kā anisoplanatisms - viļņu frontes atšķirības starp korelācijas mērķi un jomu, kuru vēlamies izpētīt - joprojām ir ierobežojoši faktori. Bet puslīdz pienācīgā redzējumā mēs varam ķerties pie granulēšanas un ierakstīt izcilus attēlus. ”
Lai padarītu iespējamus lielus instrumentus, piemēram, uzlaboto tehnoloģiju saules teleskopu, augstās kārtas AO sistēma būs jāpalielina vairāk nekā desmit reizes, lai vismaz 1000 apakšatlases būtu. Un NSO ne tikai meklē sarežģītāku paņēmienu, multikonjuģētu AO. Šī pieeja, kas jau tiek izstrādāta nakts astronomijai, veido turbulenta reģiona trīsdimensiju modeli, nevis uzskata to par vienkāršu izkropļotu objektīvu.
Pagaidām projekta komanda koncentrēsies uz optiskās iestatīšanas pabeigšanu Dunnā, AO stenda uzstādīšanu Big Bear Solar Observatory, kam sekos inženiertehniskie braucieni, rekonstrukcijas vienādojumu un servo cilpas vadības optimizēšana un sistēmas raksturojums sniegums abās vietnēs. Pēc tam Dunn AO sistēmai jāsāk darboties 2003. gada rudenī. Plānots, ka difrakcijas ierobežotais spektropolarimetrs (DLSP) ir galvenais zinātniskais instruments, kas var izmantot augstas diferenciācijas AO nodrošinātās difrakcijas ierobežotās attēla kvalitātes priekšrocības. NSO izstrādā DLSP sadarbībā ar Augstkalnu observatoriju Boulderē.
Oriģinālais avots: NSO ziņu izlaidums
