Kreditna slika: NSO
Nov sistem prilagodljive optike pomaga Nacionalnemu sončnemu observatoriju narediti veliko bolj žive slike Sonca. Z novim sistemom NSO; kljub temu pa so sončni teleskopi zdaj lahko vgrajeni 4 metre in več. To naj bi sončnim astronomom omogočilo boljše razumevanje procesov sončnega magnetizma in drugih dejavnosti.
Impresivne, ostre slike Sonca se lahko ustvarijo z naprednim prilagodljivim optičnim sistemom, ki bo dal novo življenje obstoječim teleskopom in odprl pot generaciji sončnih teleskopov z veliko zaslonko. Ta sistem AO odstranjuje zamegljenost, ki jo povzroča Zemljina burna atmosfera in tako zagotavlja jasno vizijo najmanjše strukture na Soncu.
Novi sistem AO76 - Adaptive Optics, 76 podzvokov - je največji sistem, zasnovan za sončna opazovanja. Kot je pred kratkim pokazala ekipa iz Nacionalnega sončnega opazovalnega urada na Sunspotu, NM, AO76 daje ostrejše slike pod slabšimi pogoji za popačenje atmosfere kot sistem AO24, uporabljen od leta 1998.
"Prva luč" z novim sistemom AO76 je bila decembra 2002, sledili so preizkusi, ki so se začeli aprila 2003 z novo visokohitrostno kamero, ki je znatno izboljšala sistem.
"Če bi bili prvi rezultati konec leta 2002 pri prototipu navdušujoči," bi dejal doktor Thomas Rimmele, znanstvenik AO projektov pri NSO, "bi uspešnost, ki jo dosežemo zdaj, resnično presenetil. Zelo sem navdušen nad kakovostjo slike, ki jo ponuja ta novi sistem. Verjamem, da je pravilo, da so slike, ki jih dobimo, najboljše, kar jih je kdaj ustvaril Sonnov teleskop Dunn. " Dunn je eden izmed najboljših naprav v svetu za opazovanje sonca.
Dvostranski program
Novi AO sistem visokega reda služi za dva namena. Obstoječim solarnim teleskopom, kot je 76-centimetrski (30-palčni) Dunn, bo omogočilo izdelavo slik z višjo ločljivostjo in močno izboljšalo njihov znanstveni rezultat v širšem območju vidnih pogojev. Dokazuje tudi zmožnost povečevanja sistema do nove generacije instrumentov velike zaslonke, vključno s predlaganim 4-metrskim naprednim solarnim teleskopom (glej spodaj), ki bo viden pri višji ločljivosti, kot ga lahko dosežejo sedanji teleskopi.
Opazovanja Sonca z visoko ločljivostjo postajajo vse pomembnejša za reševanje številnih neporavnanih problemov v sončni fiziki. Za proučevanje fizike pretočnih elementov ali sončne fine strukture na splošno je potrebna spektroskopija in polarimetrija finih struktur. Izpostavljenosti so običajno približno 1 sekundo, ločljivost, ki je trenutno dosežena v spektroskopskih / polarimetričnih podatkih, pa je navadno 1 lok-sekunda, kar ni dovolj za preučevanje finih sončnih struktur. Nadalje teoretični modeli predvidevajo strukture pod mejo ločljivosti 0,2 ločnih sekcij obstoječih sončnih teleskopov. Za proučevanje pomembnih fizičnih procesov, ki se pojavljajo na tako majhnih lestvicah, so potrebna opažanja pod mejo ločljivosti 0,2 loka. Samo AO lahko zagotovi konsistentno prostorsko ločljivost 0,1 lok-sek ali več od opazovalnic na tleh.
AO tehnologija združuje računalnike in prilagodljive optične komponente, da zmanjša učinke zameglitve ozračja ("videnje") na astronomske slike. Sončev sistem AO76 Sunspot temelji na korelacijski tehniki Shack-Hartmann. V bistvu to razdeli dohodno sliko v niz podnačrtov, ki si jih ogleduje valovna čelna kamera. Ena referenčna slika je izbrana ena podvrsti. Digitalni procesorji signalov (DSP) izračunajo, kako prilagoditi vsako podzaslonko, da se ujema z referenčno sliko. DSP-ji nato zapovedujejo 97 aktuatorjev, da preoblikujejo tanko 7,7 cm (3-palčno) deformabilno ogledalo, da preprečijo večino zamegljenosti. DSP lahko poganja tudi nagibno / končno ogledalo, nameščeno pred AO sistemom, ki odstrani grobo gibanje slike, ki ga povzroča atmosfera.
Zapiranje zanke za ostrejše slike
"Glavni izziv za astronome je popravljanje svetlobe, ki vstopa v njihove teleskope, za učinek Zemljine atmosfere," je pojasnil Kit Richards, inženir vodilnih projektov AO iz NSO. "Zrak različnih telesnih temperatur, ki se meša nad teleskopom, naredi atmosfero kot gumijasto lečo, ki se preoblikuje približno sto krat na sekundo." To je bolj resno za sončne astronome, ki podnevi opazujejo Zemljino površino, ki sonce segreva, a zvezde ponoči še utripajo.
Poleg tega želijo sončni fiziki preučiti razširjena svetla območja z nizkim kontrastom. Zato je za AO sistem bolj zahtevno povezovanje istih delov več rahlo različnih podzidkov in ohranjanje korelacije od enega do drugega slike, ko ozračje spreminja obliko.
(Nočna astronomija že nekaj let uporablja drugačno tehniko. Laserji ustvarjajo umetne vodilne zvezde v ozračju, ki astronomom omogočajo, da merijo in popravijo atmosfersko popačenje. To ni praktično pri instrumentih, ki opazujejo Sonce.)
Leta 1998 je NSO uvedel sistem nizkega reda AO24 za sončna opazovanja. Ima 24 zaslonk in kompenzira 1.200 krat / sekundo (1.200 Hertz [Hz]). Od avgusta 2000 se je ekipa osredotočila na merjenje sistema do visoke AO76 s 76 odprtinami in popravljanje dvakrat hitrejšega, 2.500 Hz. Preboji so se začeli konec leta 2002.
Najprej je bila servo zanka uspešno zaključena na novem AO sistemu visokega reda med prvo inženirsko vožnjo v Dunnu decembra. V servo sistemu z "zaprto zanko" se izhod poda nazaj na vhod in napake se sprožijo na 0. Sistem "odprte zanke" zazna napake in popravi, vendar popravljeni izhod ne vrne nazaj na vhod. Servo sistem ne ve, ali odpravlja vse napake ali ne. Ta vrsta sistema je hitrejša, vendar zelo težko umerjena in ohranjena. V tem trenutku je sistem kot vmesni senzor uporabil DALSA kamero, ki deluje pri 955 Hz. Optična nastavitev ni bila dokončana in predhodna; Programska oprema z "golimi kostmi" je upravljala sistem.
Senzor za hitro valovno steno
Tudi v tem predhodnem stanju - ki naj bi pokazal, da so komponente delovale skupaj kot sistem - in pod povprečnimi pogoji videnja je AO sistem visokega reda ustvaril impresivne slike, omejene z difrakcijo. Časovna zaporedja popravljenih in nepopravljenih slik kažejo, da novi AO sistem omogoča dokaj dosledno slikanje z visoko ločljivostjo, tudi če se vid močno razlikuje, kot je značilno za dnevno gledanje.
Po tem mejniku je ekipa namestila novo visokohitrostno senzorsko kamero z valovnimi vrati, ki jo je za projekt AO razvila družba Baja Technology in NSO Richards. Deluje pri 2500 sličicah / sekundo, kar več kot podvoji pasu širine servo pasu z DALSA kamero. Richards je uvedel tudi izboljšano programsko opremo za nadzor. Poleg tega je bil sistem nadgrajen tako, da poganja ogledalo za korekcijo vrha / nagiba neposredno bodisi s senzorjem AO Wavefront bodisi iz ločenega sistema korelacije / spot trackerja, ki deluje na 3 kHz.
Novi visokokakovostni AO76 je bil prvič preizkušen aprila 2003 in je takoj začel ustvarjati odlične slike v širšem območju vidnih pogojev, ki bi običajno preprečevali slike z visoko ločljivostjo. Novi visokokakovostni AO76 je bil prvič preizkušen aprila 2003 in je takoj začel ustvarjati odlične slike v širšem območju vidnih pogojev, ki bi običajno preprečevali slike z visoko ločljivostjo. Izrazite razlike med AO in nasprotno so vidne na slikah aktivnih območij, granulacije in drugih značilnostih.
"To ne pomeni, da videnje ni več pomembno," je opozoril Rimmele. "Nasprotno, videnje učinkov, kot je aisoplanatizem - razlike v valovih med korelacijskim ciljem in območjem, ki ga želimo preučiti - še vedno omejujejo dejavnike. Toda na pol poti spodobno gledanje lahko zapremo granulacijo in posnamemo odlične slike. "
Da bi bili mogoči veliki instrumenti, kot je solarni teleskop Advanced Technology, bo treba sistem AO visokega reda več kot desetkrat povečati na vsaj 1.000 podnapadov. In NSO gleda na to bolj zapleteno tehniko, večkonjugatno AO. Ta pristop, ki se že razvija za nočno astronomijo, gradi tridimenzionalni model nemirne regije, ne pa da ga obravnava kot preprosto popačeno lečo.
Zaenkrat se bo projektna skupina osredotočila na dokončanje optične nastavitve na Dunnu, namestitev AO klopi v Solarnem observatoriju Big Bear, nato pa bodo sledile inženirske izvedbe, optimizacija rekonstrukcijskih enačb in krmiljenja servo zanke ter karakterizacija sistema uspešnost na obeh mestih. Nato naj bi sistem Dunn AO začel delovati jeseni leta 2003. Načrtovan je Diffraction Limited Spectro-Polarimeter (DLSP), glavni znanstveni instrument, ki lahko izkoristi difrakcijsko omejeno kakovost slike, ki jo zagotavlja visoko naročniški AO. prvi zagon se začne jeseni 2003. NSO razvija DLSP v sodelovanju z observatorijem na visoki višini v Boulderju.
Originalni vir: NSO News Release
