Kuvan luotto: NSO
Uusi mukautuva optiikkajärjestelmä auttaa National Solar Observatorya ottamaan paljon kirkkaampia kuvia auringosta. Uuden NSO-järjestelmän kanssa; aurinkoteleskoopit voidaan kuitenkin nyt rakentaa vähintään 4 metriä. Tämän pitäisi antaa aurinko-tähtitieteilijöiden ymmärtää paremmin aurinkoenergian prosesseja ja muuta toimintaa.
Vaikuttavat, terävät kuvat auringosta voidaan tuottaa edistyksellisellä adaptiivisella optisella järjestelmällä, joka antaa nykyisille teleskoopeille uuden elämän ja avaa tien sukupolvelle suuriaukkoisia aurinkoteleskooppeja. Tämä AO-järjestelmä poistaa maapallon turbulenttisen ilmakehän aiheuttamat sumennukset ja antaa siten selkeän kuvan pienimmästä rakenteesta Auringossa.
Uusi AO76-järjestelmä - Adaptive Optics, 76 alaosaa - on suurin aurinkohavainnoille suunniteltu järjestelmä. Kuten äskettäin Sunspotissa, NM: n, National Solar Observatory -ryhmän ryhmä on osoittanut, AO76 tuottaa terävämpiä kuvia ilmakehän vääristymisen huonommissa olosuhteissa kuin AO24-järjestelmä, jota on käytetty vuodesta 1998.
”Ensimmäinen valo” uuden AO76-järjestelmän kanssa oli joulukuussa 2002, jota seurasivat huhtikuussa 2003 alkavat testit uudella nopealla kameralla, joka paransi järjestelmää merkittävästi.
"Jos prototyypin ensimmäiset tulokset loppuvuodesta 2002 olisivat vaikuttavia", sanoo NSO: n AO-projektitutkija tri Thomas Rimmele, "kutsuisin esitystä, jonka saamme nyt todella uskomattomaksi. Olen varsin innoissani tämän uuden järjestelmän tuottamasta kuvanlaadusta. Uskon, että on reilua sanoa, että saamme kuvat ovat Dunnin aurinkoteleskoopin kaikkien aikojen parhaita tuottamia. ” Dunn on yksi maan parhaista aurinkohavaintolaitoksista.
Kaksikäyttöinen ohjelma
Uusi korkean tilauksen AO-järjestelmä palvelee kahta tarkoitusta. Se antaa olemassa oleville aurinkoteleskoopeille, kuten 76 cm: n (30 tuuman) Dunnille, tuottaa korkeamman resoluution kuvia ja parantaa huomattavasti tieteellistä tulostaan laajemmissa näkymisolosuhteissa. Se osoittaa myös kyvyn skaalata järjestelmää uuden sukupolven suurten aukkojen instrumenttien mahdollistamiseksi, mukaan lukien ehdotettu 4-metrinen edistyksellisen teknologian aurinkoteleskooppi (katso alla), joka näkee suuremmalla resoluutiolla kuin nykyiset kaukoputket voivat saavuttaa.
Korkean resoluution auringon havainnoista on tullut yhä tärkeämpiä ratkaisemalla monia aurinkofysiikan merkittävistä ongelmista. Vuonielementtien tai yleensä aurinkohien rakenteen fysiikan opiskelu vaatii spektroskopian ja hienorakenteiden polarimetrian. Valotukset ovat tyypillisesti noin sekunnin pituisia ja spektroskooppisissa / polarimetrisissä tiedoissa tällä hetkellä saavutettu resoluutio on tyypillisesti 1 kaari-sekunti, mikä ei riitä hienon aurinkorakenteen tutkimiseen. Lisäksi teoreettiset mallit ennustavat rakenteita, jotka ovat alle olemassa olevien aurinkoteleskooppien 0,2 kaarisekunnin resoluutiorajojen alapuolella. Havaintoja tarvitaan alle 0,2 kaarin sekunnin resoluutiorajan, jotta voidaan tutkia tärkeitä fysikaalisia prosesseja, jotka tapahtuvat niin pienissä mittakaavoissa. Vain AO voi tarjota yhdenmukaisen paikkatarkkuuden, joka on 0,1 kaarisekuntia tai parempi, maanpäällisistä observatorioista.
AO-tekniikka yhdistää tietokoneet ja joustavat optiset komponentit vähentämään ilmakehän hämärtymisen (”näkemisen”) vaikutuksia tähtitieteellisiin kuviin. Sunspotin aurinko AO76 -järjestelmä perustuu Shack-Hartmann-korrelointitekniikkaan. Pohjimmiltaan tämä jakaa tulevan kuvan ryhmään osa-alueita, joita aaltofront-anturikamera katselee. Yksi osa-aukko on valittu referenssikuvaksi. Digitaaliset signaaliprosessorit (DSP) laskevat kuinka säätää jokainen osa-aukko vastaamaan referenssikuvaa. DSP: t käskevät sitten 97 toimilaitetta muotoilemaan ohut, 7,7 cm: n (3 tuuman) muotoaan muuttava peili uudelleen, jotta suuri osa epäselvyydestä voidaan peruuttaa. DSP voi myös ajaa kallistus / kärkipeiliä, joka on asennettu AO-järjestelmän eteen, joka poistaa ilmakehän aiheuttaman karkean kuvan liikkeen.
Silmukan sulkeminen terävämpiä kuvia varten
"Tärkeä haaste tähtitieteilijöille on heidän teleskooppiinsa tulevan valon korjaaminen maan ilmakehän vaikutuksiksi", selitti NSO: n AO: n johtava projektiinsinööri Kit Richards. "Eri lämpötilojen sekoittuva ilma kaukoputken yläpuolella tekee ilmakehästä kuin kumilinssistä, joka muotoilee itseään uudelleen sata kertaa sekunnissa." Tämä on vakavampaa aurinko-tähtitieteilijöille, jotka havaitsevat päivän aikana auringon lämmittäessä Maan pintaa, mutta aiheuttaa silti tähdet välähtää yöllä.
Lisäksi aurinkofyysikot haluavat tutkia laajennettuja kirkkaita alueita, joilla on matala kontrasti. Tämä tekee AO-järjestelmästä haastavamman korreloimaan samojen osien useat hieman erilaiset osa-alueet ja ylläpitämään korrelaatio kuvakehyksestä seuraavaan ilmakehän muuttuessa.
(Yöllä oleva tähtitiede on käyttänyt erilaista tekniikkaa useiden vuosien ajan. Laserit tuottavat ilmakehään keinotekoisia ohjaustähteitä, jolloin tähtitieteilijät voivat mitata ja korjata ilmakehän vääristymiä. Tämä ei ole käytännöllinen aurinkoa tarkkailevien laitteiden kanssa.)
NSO aloitti vuonna 1998 alhaisen tilauksen AO24-järjestelmän käytön aurinkohavainnoissa. Siinä on 24 aukkoa ja kompensoi 1200 kertaa sekunnissa (1200 hertsiä (Hz)). Elokuusta 2000 lähtien ryhmä on keskittynyt skaalaamaan järjestelmää korkeatasoiseen AO76-arvoon 76 aukolla ja korjaamaan kaksi kertaa nopeammin, 2500 Hz. Läpimurtot alkoivat vuoden 2002 lopulla.
Ensinnäkin servosilmukka suljettiin onnistuneesti uudessa korkean tilauksen AO-järjestelmässä sen ensimmäisen suunnittelukäynnin aikana Dunnissa joulukuussa. "Suljetun silmukan" servojärjestelmässä lähtö syötetään takaisin tuloon ja virheet ohjataan arvoon 0. "Avoimen silmukan" järjestelmä havaitsee virheet ja tekee korjaukset, mutta korjattua lähtöä ei palauteta tuloon. Servojärjestelmä ei tiedä, poistaako se kaikki virheet vai ei. Tämän tyyppinen järjestelmä on nopeampi, mutta erittäin vaikea kalibroida ja pitää kalibroituna. Tässä vaiheessa järjestelmä käytti väliaaltotunnistimena DALSA-kameraa, joka toimii 955 Hz: n taajuudella. Optista asennusta ei viimeistelty ja alustava; ”Paljaan luun” ohjelmisto käytti järjestelmää.
Nopea aaltopinta-anturi
Jo tässäkin alustavassa tilassa - jonka tarkoituksena oli osoittaa, että komponentit toimivat yhdessä systeeminä - ja keskinkertaisissa näkymisolosuhteissa, korkean järjestyksen AO-järjestelmä tuotti vaikuttavia, diffraktioon rajoitettuja kuvia. Korjattujen ja korjaamattomien kuvien aikajaksot osoittavat, että uusi AO-järjestelmä tarjoaa melko yhdenmukaisen korkearesoluutioisen kuvantamisen, vaikka näkeminen vaihtelee huomattavasti, kuten päiväsaikaan on tyypillistä.
Tämän virstanpylvään jälkeen joukkue asensi uuden nopeaa aallonrintama-anturikameran, jonka Baja Technology ja NSO: n Richards ovat kehittäneet AO-projektille. Se toimii nopeudella 2 500 kuvaa sekunnissa, mikä yli kaksinkertaistaa DALSA-kameran mahdollisen suljetun silmukan servokaistan. Richards toteutti myös parannetun ohjausohjelmiston. Lisäksi järjestelmää päivitettiin ohjaamaan kärjen / kallistuksen korjauspeiliä joko suoraan AO-aallonrinta-anturista tai erillisestä korrelaatio- / pisteseurantajärjestelmästä, joka toimii 3 kHz: n taajuudella.
Uusi korkealaatuinen AO76 testattiin ensimmäisen kerran huhtikuussa 2003, ja se alkoi heti tuottaa erinomaisia kuvia laajemmassa näkyvyystilassa, mikä yleensä sulkee pois korkearesoluutioiset kuvat. Uusi korkealaatuinen AO76 testattiin ensimmäisen kerran huhtikuussa 2003, ja se alkoi heti tuottaa erinomaisia kuvia laajemmassa näkymisolosuhteissa, jotka normaalisti estäisivät korkearesoluutioisia kuvia. Silmiinpistävät erot AO: n kanssa päälle ja pois päältä ovat helposti nähtävissä aktiivisen alueen, rakeistuksen ja muiden ominaisuuksien kuvissa.
"Se ei tarkoita, että näkemisellä ei ole enää merkitystä", Rimmele huomautti. ”Päinvastoin, anisoplanatismin kaltaisten vaikutusten - korrelaatiotavoitteen ja tutkittavan alueen välisten aallonrintaerojen - näkeminen ovat edelleen rajoittavia tekijöitä. Mutta puolivälissä kunnollisessa näkymässä voimme kiinni rakeistumisesta ja tallentaa erinomaisia kuvia. ”
Jotta suuret instrumentit, kuten Advanced Technology Soles Telescope, olisivat mahdollista, korkean tilauksen AO-järjestelmä on skaalattava yli kymmenkertaiseksi ainakin 1 000 alaosaan. Ja NSO etsii sitä pidemmälle monimutkaisempaan tekniikkaan, monikonjugaattiin AO. Tämä lähestymistapa, jota on jo kehitetty öiseen tähtitieteen rakentamiseen, rakentaa kolmiulotteisen mallin turbulenttisesta alueesta sen sijaan, että sitä käsiteltäisiin yksinkertaisena vääristyneenä linssinä.
Toistaiseksi projektiryhmä keskittyy kuitenkin optisen asennuksen loppuunsaattamiseen Dunnissa, AO-penkin asentamiseen Big Bear Solar Observatory -keskukseen, jota seuraavat suunnittelukierrokset, jälleenrakennusyhtälöiden ja servosilmukkojen ohjauksen optimointi ja järjestelmän karakterisointi suorituskyky molemmilla sivustoilla. Sitten Dunn AO -järjestelmän on tarkoitus olla toiminnassa syksyllä 2003. Diffraction Limited Spectro-Polarimeter (DLSP) on tärkein tiedeinstrumentti, joka voi hyödyntää korkea-asteen AO: n tuottamaa diffraktiorajoitettua kuvanlaatua. NSO kehittää DLSP: tä yhteistyössä Boulderissa sijaitsevan High Altitude Observatoryn kanssa.
Alkuperäinen lähde: NSO-lehdistötiedote
