Kreditna slika: NSO
Novi prilagodljivi optički sustav pomaže Nacionalnom solarnom opservatoriju snimiti mnogo živopisnije slike Sunca. S novim sustavom NSO-a; međutim, solarni teleskopi sada se mogu graditi 4 metra i više. To bi solarnim astronomima trebalo omogućiti bolje razumijevanje procesa solarnog magnetizma i drugih aktivnosti.
Dojmljive, oštre slike Sunca mogu se proizvesti s naprednim prilagodljivim optičkim sustavom koji će dati novi život postojećim teleskopima i otvoriti put generaciji solarnih teleskopa velikog otvora. Ovaj AO sustav uklanja zamagljenje uneseno u Zemljinu burnu atmosferu i na taj način pruža jasnu viziju najmanje građe na Suncu.
Novi AO76 sustav - Adaptive Optics, 76 superspektivi - najveći je sustav dizajniran za solarna promatranja. Kao što je nedavno pokazao tim Nacionalnog solarnog opservatorija u Sunspotu, NM, AO76 stvara oštrije slike pod lošijim uvjetima atmosferske distorzije u odnosu na sustav AO24 koji se koristi od 1998. godine.
"Prvo svjetlo" s novim AO76 sustavom bilo je u prosincu 2002, nakon čega su uslijedili testovi koji su započeli u travnju 2003., novom brzinomjerskom kamerom koja je značajno poboljšala sustav.
"Ako su prvi rezultati krajem 2002. kod prototipa bili impresivni", rekao bi dr. Thomas Rimmele, znanstvenik iz AO projekta pri NSO, "nazvao bih performanse koje sada postižemo zaista nevjerojatne. Prilično sam oduševljen kvalitetom slike koju pruža ovaj novi sustav. Vjerujem da bi bilo pošteno reći da su slike koje dobivamo najbolje najbolje što ih je ikada proizveo Dunn solarni teleskop. " Dunn je jedan od vodećih svjetskih postrojenja za promatranje sunca.
Dvonamjenski program
Novi AO sustav visokog reda služi u dvije svrhe. To će omogućiti postojećim solarnim teleskopima, poput 76-cm (30-inčni) Dunn, izradu slika veće razlučivosti i uvelike poboljšati njihov znanstveni rezultat u širem rasponu uvjeta gledanja. Također pokazuje sposobnost povećanja sustava da bi se omogućila nova generacija instrumenata velikog otvora, uključujući predloženi 4-metarski napredni solarni teleskop (vidi dolje) koji će se vidjeti u većoj rezoluciji nego što to mogu postići trenutni teleskopi.
Promatranja Sunca visoke rezolucije postaju sve važnija za rješavanje mnogih izvanrednih problema solarne fizike. Proučavanje fizike elemenata fluksa ili solarne fine strukture općenito zahtijeva spektroskopiju i polarimetriju finih struktura. Izlaganja su obično dugačka oko 1 sekunde, a razlučivost koja se trenutno postiže u spektroskopskim / polarimetrijskim podacima obično je 1 luk-sekunde, što nije dovoljno za proučavanje finih solarnih struktura. Nadalje, teorijski modeli predviđaju strukture ispod granice rezolucije od 0,2 lučnog presjeka postojećih solarnih teleskopa. Potrebna su promatranja ispod granice rezolucije od 0,2 luka u sekundi za proučavanje važnih fizičkih procesa koji se događaju na tako malim mjerilima. Samo AO može pružiti konzistentnu prostornu rezoluciju od 0,1 lučnog presjeka ili bolje od zemaljskih opservatorija.
AO tehnologija kombinira računala i fleksibilne optičke komponente da bi se smanjili učinci zamagljivanja atmosfere ("viđenje") na astronomske slike. Sunčev Sunčev AO76 sustav zasnovan je na korekcijskoj tehnici Shack-Hartmann. U suštini, to dijeli dolaznu sliku na niz podnapona koji promatra senzorna kamera s talasom fronta. Kao podvodna slika odabrana je jedna supersila. Digitalni procesor signala (DSP) izračunava kako prilagoditi svaki podnalazni oblik tako da odgovara referentnoj slici. DSP-ovi tada zapovijedaju 97 pokretača da preoblikuju tanko, 7,7 cm (3-inčno) zrcalo koje se može deformirati kako bi se spriječio velik dio zamućenja. DSP također može pokretati zrcalo / nagibno ogledalo, postavljeno ispred AO sustava, što uklanja bruto gibanje slike uzrokovano atmosferom.
Zatvaranje petlje za oštrije slike
"Glavni izazov za astronome je ispravljanje svjetla koje ulaze u njihove teleskope za utjecaj Zemljine atmosfere", objasnio je Kit Richards, vodeći inženjer AO-ovog projekta iz NSO-a. "Zrak različitih temperatura koji se miješaju iznad teleskopa čini atmosferu poput gumene leće koja se preoblikuje oko sto puta svake sekunde." To je ozbiljnije za solarne astronome koji tijekom dana promatraju sunčevu površinu koja zagrijava Sunce, ali noću ipak svjetluca.
Nadalje, solarni fizičari žele proučavati proširena svijetla područja s malim kontrastom. Zbog toga je za AO-sustav teže povezivanje istih dijelova nekoliko malo različitih pod-oblika i održavanje korelacije iz jednog okvira u drugi jer atmosfera mijenja oblik.
(Noćna astronomija koristi nekoliko različitih tehnika već nekoliko godina. Laseri stvaraju umjetne zvijezde vodiča u atmosferi, dopuštajući astronomima da mjere i ispravljaju atmosferska izobličenja. To nije praktično s instrumentima koji promatraju Sunce.)
1998. godine NSO je pokrenuo uporabu AO24 sustava niskog reda za solarna promatranja. Ima 24 otvora i kompenzira 1.200 puta / sekundu (1.200 Hertz [Hz]). Od kolovoza 2000. godine, tim se fokusirao na skaliranje sustava do visoke razine AO76 sa 76 otvora i ispravljanje dvostruko bržeg, 2.500 Hz. Proboj je započeo krajem 2002.
Prvo, servo petlja je uspješno zatvorena na novom AO sustavu visokog reda tijekom prvog inženjerskog pokretanja u Dunnu u prosincu. U servo sustavu s „zatvorenom petljom“ izlaz se vraća na ulaz i pogreške se prenose na 0. Sustav „otvorene petlje“ otkriva pogreške i ispravke, ali ispravljeni izlaz se ne vraća na ulaz. Servo sustav ne zna uklanja li sve pogreške ili ne. Ovaj je sustav brži, ali vrlo težak za kalibraciju i održavanje kalibracije. U tom je trenutku sustav koristio DALSA kameru koja radi na 955 Hz kao senzor privremene valne fronte. Optička postava nije dovršena i preliminarna; Softver je vodio „gole kosti“.
Senzor valne fronte velike brzine
Čak i u ovom preliminarnom stanju - namijenjen da pokaže da su komponente radile zajedno kao sustav - i u osrednjim uvjetima viđenja, AO sustav visokog reda proizveo je impresivne slike ograničene na difrakciju. Vremenske sekvence ispravljenih i nekorigiranih slika pokazuju da novi AO sustav pruža prilično konzistentno snimanje u visokoj rezoluciji, čak i ako vid znatno varira, što je tipično za dnevno gledanje.
Nakon ove prekretnice, tim je instalirao novu senzornu kameru senzora za valovnu frontu velike brzine koju je za AO projekt razvila kompanija Baja Technology i Richards iz NSO-a. Radi na 2500 sličica u sekundi, što više nego udvostručuje propusnu opseg servo-frekvencije sa DALSA kamerom. Richards je također implementirao poboljšani upravljački softver. Pored toga, sustav je unaprijeđen da pokreće zrcalo za korekciju vrha / nagiba izravno bilo iz AO senzora talasne fronte ili iz zasebnog sustava korelacije / točkovnog praćenja koji radi na 3 kHz.
Novi AO76 visokog reda prvi je put testiran u travnju 2003. i odmah je počeo proizvoditi odlične slike u širem rasponu vidljivih uvjeta koji bi obično onemogućavali slike visoke rezolucije. Novi AO76 visokog reda prvi je put testiran u travnju 2003. i odmah je počeo proizvoditi odlične slike u širem rasponu vidljivih uvjeta koji bi obično onemogućavali slike visoke rezolucije. Upadljive razlike s AO na nasuprot lako su vidljive na slikama aktivnih područja, granulaciji i drugim značajkama.
"To ne znači da viđenje više nije važno", primijetio je Rimmele. "Suprotno tome, viđenje učinaka poput anisoplanatizma - talasne razlike između cilja korelacije i područja koje želimo proučavati - i dalje su ograničavajući faktori. Ali na pola puta pristojnog gledanja možemo zaključiti granulaciju i snimiti odlične slike. "
Da bi se omogućili veliki instrumenti poput Solarnog teleskopa napredne tehnologije, sustav visokog reda AO morat će se povećati više od deset puta na najmanje 1.000 potprozora. A NSO gleda dalje od toga na složeniju tehniku, višesmjerni AO. Ovaj pristup, koji je već razvijen za noćnu astronomiju, stvara trodimenzionalni model turbulentne regije, a ne tretira ga kao jednostavnu iskrivljenu leću.
Za sada će se, međutim, projektni tim fokusirati na dovršavanje optičke instalacije u Dunnu, ugradnju AO klupe u Solarnom opservatoriju Big Bear, a zatim slijede inženjerski radovi, optimizacija jednadžbi za rekonstrukciju i upravljanje servo petljom, te karakterizacija sustava performanse na obje stranice. Tada bi Dunn AO sustav trebao početi s radom u jesen 2003. godine. Zakazana je difrakcijsko ograničena spektropolarimetra (DLSP), glavni znanstveni instrument koji može iskoristiti difrakcijsko ograničenu kvalitetu isporučenu od strane AO visokog reda. za svoje prvo puštanje u pogon pokrenuo je jesen 2003. NSO razvija DLSP u suradnji s Opservatorijem za visoku visinu u Boulderu.
Izvorni izvor: NSO News Release
