Сегментированное зеркало

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сопоставление размеров главных зеркал. Сегментированные зеркала обычно имеют шестиугольную форму, а сегменты располагают в виде сот.

Сегментированное зеркало — массив меньших зеркал, разработанный с учётом возможности их работы в виде единого зеркала. Сегменты могут быть как сферической формы, так и асимметричными (если сегменты должны стать частью параболического зеркала[1]). Используется как объектив в крупных телескопах-рефлекторах. Все сегменты должны быть отполированы до точно заданной формы и выровнены с помощью контролируемой компьютером системы активной оптики с использованием актуаторов.

Сама идея и необходимые технологии изначально разрабатывались под руководством Джерри Нельсона в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли и в Университете Калифорнии в 1980-х гг., и с тех пор распространились по всему миру до такой степени, что практически все будущие большие оптические телескопы планируются с использованием сегментированных зеркал.

В СССР технология обкатывалась на экспериментальном телескопе "Синтез", введенном в строй в Крымской астрофизической обсерватории в 1978м году.[2]

Применение

[править | править код]
Сегментированное зеркало телескопа SALT.

Существует технологический предел для размеров главных зеркал, состоящих из единого куска стекла. Такие монолитные зеркала не могут быть крупнее примерно восьми метров в диаметре. Наиболее крупные используемые монолитные зеркала — главные зеркала Большого бинокулярного телескопа, каждое диаметром 8,4 метра. Использование сегментированного зеркала является ключевым моментом в разработке телескопов с большой апертурой[3][4]. Использование монолитного зеркала крупнее 5 метров чрезвычайно дорого из-за стоимости как самого зеркала, так и поддерживающей его конструкции. Также более крупные зеркала будут существенно деформироваться под собственным весом при повороте телескопа[5][6], что изменит точную форму поверхности. Сегменты гораздо проще создавать, перевозить, устанавливать и поддерживать в заданном положении даже у крупных зеркал.

Сложностью использования сегментированных зеркал является необходимость задания точной, зачастую асимметричной формы сегментов, а также требование наличия управляемой компьютером системы монтирования. Также наличие сегментов приводит к появлению дифракционных эффектов в итоговом изображении.

Телескопы, использующие сегментированные зеркала

[править | править код]
Сборка главного зеркала телескопа JWST

Многие среди крупнейших оптических телескопов мира используют сегментированные зеркала. Некоторые из таких телескопов представлены ниже.

Два телескопа, являются наиболее известными среди инструментов обсерватории Мауна-Кеа, находятся на высоте 4145 метров вблизи вершины Мауна-Кеа на Гавайях, США. Оба телескопа оснащены 10-метровыми главными зеркалами.
Телескоп Хобби-Эберли является 9.2-метровым телескопом, расположенным в обсерватории Макдональд в Западном Техасе на высоте 2026 метров. Первичное зеркало состоит из 91 шестиугольного сегмента. Главное зеркало телескопа закреплено под углом 55 градусов и может вращаться вокруг основания. За объектом можно следить с помощью перемещения инструментов в фокусе телескопа, это позволяет наблюдать 70–81% неба, при этом отдельный объект можно наблюдать до двух часов.
SALT — 10-метровый телескоп, по большей части предназначенный для спектроскопических наблюдений. По своим свойствам похож на телескоп Хобби-Эберли, зеркало также состоит из 91 шестиугольного сегмента, каждый имеет размер около 1 метра, общие размеры зеркала составляют 11,1 м на 9,8 м.[7]. Расположен поблизости от города Сазерленд в полупустынной области Кару в Южной Африке. Является инструментом Южноафриканской астрономической обсерватории — национальной обсерватории Южной Африки.
Также называемый GranTeCan, обладает зеркалом из 36 сегментов[8][9]. Главное зеркало имеет диаметр 10.4 метра, телескоп при этом является одним из крупнейших инструментов такого рода. GranTeCan находится в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах.
Телескоп в провинции Хэбэй в Китае. Состоит из двух прямоугольных зеркал, составленных из 24 и 37 сегментов. Каждый шестиугольный сегмент имеет размер 1,1 метр.
18 сегментов зеркала в основном были сделаны в 2011 году[10]. Было решено сделать зеркало не цельным, а из складываемых сегментов, которые будут раскрыты на орбите, так как габариты цельного зеркала не позволили бы его разместить в ракете-носителе «Ариан-5». Размер каждого из 18 шестиугольных сегментов зеркала составляет 1,32 метра от ребра до ребра.

Примечания

[править | править код]
  1. W. Patrick McCray - Giant telescopes - Page 107. Дата обращения: 26 марта 2021. Архивировано 10 января 2018 года.
  2. Crimean astrophysical observatory RAS, S. V. Nazarov, A. S. Kharchenko, CNTEE, A. S. Krivenko. Modernization of the telescope ”Sintez” at the CrAO RAS // Астрономия и исследование космического пространства: Всероссийская с международным участием научная конференция студентов и молодых ученых, посвященная памяти Полины Евгеньевны Захаровой. — Ural University Press, 2021. — С. 145–148. — ISBN 978-5-7996-3229-8. — doi:10.15826/B978-5-7996-3229-8.35. Архивировано 23 октября 2022 года.
  3. Nickerson, Colin (2007-11-05). "Long time no see". Boston Globe. Архивировано 4 марта 2016. Дата обращения: 11 ноября 2009. {{cite news}}: Указан более чем один параметр |accessdate= and |access-date= (справка)
  4. Keck telescope science kit fact sheet, Part 1. SCI Space Craft International (2009). Дата обращения: 11 ноября 2009. Архивировано 24 сентября 2016 года.
  5. Bobra, Monica Godha (September 2005). "The endless mantra: Innovation at the Keck Observatory" (PDF). MIT. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011. Дата обращения: 11 ноября 2009. {{cite journal}}: Cite journal требует |journal= (справка)
  6. Yarris, Lynn Revolution in telescope design debuts at Keck after birth here. Science@Berkeley Lab. Lawrence Berkeley Laboratory (Winter 1992). Дата обращения: 11 ноября 2009. Архивировано 22 декабря 2017 года.
  7. Mirror Segments. Southern African Large Telescope website. SOAA. Дата обращения: 10 мая 2013. Архивировано 7 июля 2013 года.
  8. Tests begin on Canaries telescope Архивная копия от 5 июля 2018 на Wayback Machine BBC 14 July 2007
  9. Giant telescope begins scouring space Архивная копия от 11 мая 2020 на Wayback Machine 14 July 2007
  10. "Six JWST Mirror Segments to Begin Cryogenic Tests" Архивная копия от 3 октября 2017 на Wayback Machine news.softpedia.com 14 April 2011