Kép jóváírása: NSO
Egy új adaptív optikai rendszer segít a Nemzeti Napenergia-megfigyelő intézetnek sokkal élénkebb képeket készíteni a Napról. Az új NSO rendszerrel; azonban a napelemes távcsövek már 4 méterre és annál is nagyobb méretűek lehetnek. Ennek lehetővé kellene tennie a napenergia-csillagászok számára, hogy jobban megértsék a napelemes mágnesesség folyamatait és más tevékenységeket.
A Nap lenyűgöző, éles képei olyan fejlett adaptív optikai rendszerrel készíthetők, amely új életet ad a meglévő távcsöveknek, és megnyitja az utat a nagy nyílású napelemes távcsövek generációjának. Ez az AO-rendszer eltávolítja a Föld viharos légköre által okozott elmosódásokat, és így egyértelmű képet nyújt a Nap legkisebb szerkezetéről.
Az új AO76 rendszer - Adaptive Optics, 76 alsáv - a legnagyobb rendszer, amelyet napelemes megfigyelésekre terveztek. Amint azt egy nemrégiben a Nemzeti Napenergia Megfigyelő Intézetnél (Sunspot, NM) mutatták be, az AO76 élesebb képeket készít rosszabb látási körülmények között, ha a légköri torzulások meghaladják az 1998 óta alkalmazott AO24 rendszert.
Az „első fény” az új AO76 rendszerrel 2002. decemberében volt, majd 2003 áprilisában kezdődtek a tesztek egy új nagysebességű kamerával, amely jelentősen javította a rendszert.
"Ha 2002 első felében a prototípus első eredményei lenyűgözőek lennének" - mondta Dr. Thomas Rimmele, az NSO AO projekttudósa -, akkor azt a teljesítményt nevezem, amelyet mostanra igazán lenyűgözővé teszünk. Nagyon örülök az új rendszer által biztosított képminőségnek. Úgy gondolom, hogy tisztességes azt mondani, hogy az általunk elkészített képek a Dunn napelemes távcsőjének valaha készült legjobb eredményei. ” A Dunn az ország egyik legfontosabb napenergia-megfigyelő létesítménye.
Kettős célú program
Az új, magas szintű AO rendszer két célt szolgál. Ez lehetővé teszi a meglévő napelemes távcsövek, mint például a 76 cm-es (30 hüvelykes) Dunn számára, hogy nagyobb felbontású képeket készítsenek, és jelentősen javítsák tudományos eredményeiket széles látási körülmények között. Ez azt is demonstrálja, hogy képes a rendszert méretezni, hogy lehetővé tegye a nagy rekeszértékű műszerek új generációját, ideértve a javasolt 4 méteres fejlett technológiájú napelemes távcsövet (lásd alább), amely nagyobb felbontással látja el a jelenlegi távcsöveket.
A Nap nagyfelbontású megfigyelései egyre fontosabbá válnak a napfizika kiemelkedő problémáinak megoldásában. A fluxus elemek, vagy általában a napenergia finom szerkezetének tanulmányozásához spektroszkópiára és a finom szerkezetek polarimetriájára van szükség. Az expozíciók általában körülbelül 1 másodperc hosszúak, és a spektroszkópikus / polarimetrikus adatokban jelenleg elért felbontás tipikusan 1 ív-másodperc, ami nem elegendő a finom napenergia-szerkezetek vizsgálatához. Ezenkívül az elméleti modellek a meglévő napelemes távcsövek 0,2 ívsebességű felbontási határ alatti struktúrákat is megjósolják. Megfigyelésekre van szükség a 0,2 ív-sec felbontási határ alatt, hogy megvizsgálhassák az ilyen kis skálán zajló fontos fizikai folyamatokat. Csak AO képes biztosítani a 0,1 ív-másodperc vagy annál jobb térbeli felbontást a földi obszervatóriumokból.
Az AO technológia egyesíti a számítógépeket és a rugalmas optikai alkatrészeket, hogy csökkentse a légköri elmosódások („látás”) hatását a csillagászati képekre. A Sunspot napenergia AO76 rendszere a Shack-Hartmann korrelációs technikán alapul. Lényegében ez megosztja a bejövő képet alhálózatok tömbjével, amelyet egy hullámfront érzékelő kamera néz. Referenciaképként egy alsávot választunk. A digitális jelfeldolgozók (DSP-k) kiszámítják, hogy az egyes alsó nagyságokat hogyan igazítsák a referenciaképhez. A DSP-k ezután a 97 működtetőre utasítják, hogy alakítsák át egy vékony, 7,7 cm-es (3 hüvelykes) deformálható tükör alakját, hogy megszüntessék az elmosódást. A DSP az AO rendszer elõtt felszerelt dőlõ / billenõ tükör vezetésére is képes, amely megszünteti a légkör által okozott képmozgást.
A hurok zárása az élesebb képek készítéséhez
"A csillagászok számára nagy kihívás a távcsöveikbe bejutó fénynek a Föld légköre hatására történő kijavítása" - magyarázta Kit Richards, az NSO AO vezető projektmérnöke. "A távcső felett keveredő, különböző hőmérsékletű levegő olyan gumi lencsévá teszi a légkört, amely másodpercenként körülbelül százszor alakítja át magát." Ez súlyosabb azoknak a napenergia-csillagászoknak, akik napközben a Föld felszínét hevítik, miközben a csillagok éjjel pislognak.
Ezenkívül a napfizikusok meg akarják tanulmányozni az alacsony kontrasztú, kiterjedt fényes régiókat. Ez megnehezíti az AO rendszer számára, hogy több kissé eltérő alperteret ugyanazon részeit korrelálja, és hogy fenntartsák a korrelációt az egyik képkeretről a másikra, amikor a légkör megváltoztatja az alakját.
(Az éjszakai csillagászat évek óta más technikát alkalmazott. A lézerek mesterséges vezető csillagokat generálnak a légkörben, lehetővé téve a csillagászoknak, hogy mérjék és korrigálják a légköri torzulást. Ez nem praktikus a Napot figyelő műszerekkel.)
1998-ban az NSO úttörõként egy alacsony sorrendû AO24 rendszert alkalmazott napenergia-megfigyelésekhez. 24 nyílással rendelkezik, és másodpercenként 1200-szor kompenzálja (1200 Hz / Hz). 2000. augusztus óta a csapat arra koncentrált, hogy a rendszert méretezze a magas sorrendű AO76-ig 76 nyílással, és kétszer gyorsabb, 2500 Hz-es korrekcióval. A áttörések 2002 végén kezdődtek.
Először, a szervóhurokot sikeresen bezárták az új magas szintű AO rendszeren, az első mérnöki futás közben, a Dunn-ban decemberben. Egy „zárt hurkú” szervórendszerben a kimenet visszakerül a bemenethez, és a hibákat 0-ra növeli. A „nyitott hurok” rendszer felismeri a hibákat és javításokat hajt végre, de a javított kimenetet nem adják vissza a bemenethez. A szervórendszer nem tudja, eltávolítja-e az összes hibát, vagy sem. Az ilyen típusú rendszer gyorsabb, de nagyon nehéz kalibrálni és kalibrálni. Ezen a ponton a rendszer DALSA kamerát használt, amely 955 Hz frekvencián működik, mint ideiglenes hullámfront érzékelő. Az optikai beállítás még nem fejeződött be és nem volt előzetes; A „csupasz csont” szoftver működtette a rendszert.
Nagy sebességű hullámfront érzékelő
A magas rendű AO rendszer még ebben az előzetes állapotban is - amelynek célja annak bizonyítása, hogy az alkatrészek rendszerként működnek együtt - és közepes látáskörülmények között lenyűgöző, diffrakciós korlátozott képeket hozott létre. A javított és nem javított képek időrendjei azt mutatják, hogy az új AO rendszer meglehetősen következetes nagyfelbontású képalkotást biztosít, még akkor is, ha a látás lényegesen változik, mint a nappali látáshoz jellemző.
Ezt a mérföldkövet követve a csapat új nagysebességű hullámfront érzékelő kamerát telepített, amelyet az AO projekthez fejlesztettek ki a Baja Technology és az NSO Richards. 2500 képkocka / másodperc sebességgel működik, ami több mint megduplázza a DALSA fényképezőgéppel lehetséges zárt hurkú szervo sávszélességet. Richards továbbfejlesztett vezérlőszoftvert is telepített. Ezen felül a rendszert továbbfejlesztették, hogy a csúcs / dőlés korrekciós tükörét közvetlenül az AO hullámfront érzékelőből vagy egy különálló, 3 kHz frekvencián működő korrelációs / spot tracker rendszerből vezesse.
Az új, nagy sorrendű AO76-at először 2003 áprilisában tesztelték, és azonnal elkezdett kiváló képeket készíteni olyan szélesebb látási feltételek mellett, amelyek általában kizárják a nagy felbontású képeket. Az új, nagy sorrendű AO76-at először 2003 áprilisában tesztelték, és azonnal elkezdett kiváló képeket készíteni olyan szélesebb látási feltételek mellett, amelyek általában kizárják a nagy felbontású képeket. A feltűnő különbségek az AO-val be- és kikapcsolt állapotban jól láthatóak az aktív területek képeiben, a szemcsékben és más jellemzőiben.
"Ez nem azt jelenti, hogy a látásnak már nincs jelentősége" - jegyezte meg Rimmele. „Ellenkezőleg, az anizoplanatizmushoz hasonló hatások - a hullámfront különbségek a korrelációs cél és a vizsgált terület között - továbbra is korlátozó tényezők. De a félúton történő tisztességes látás során bezáródhatunk a granuláláshoz és kiváló képeket rögzíthetünk. ”
A nagy műszerek, például az Advanced Technology Solar Telescope lehetővé tétele érdekében a magas rendű AO rendszert több mint tízszeresére kell méretezni, legalább 1000 alegységre. Az NSO ezen túl egy komplexebb technikára, a multikonjugált AO-ra néz. Ez a megközelítés, amelyet az éjszakai csillagászat számára már kifejlesztettek, a turbulens régió háromdimenziós modelljét építi fel, nem pedig egyszerű torzított lencsének kezeli.
Jelenleg azonban a projekt csapata a Dunn optikai beállításának befejezésére, az AO pad telepítésére a Big Bear Solar Obszervatóriumban, majd mérnöki futtatásokra, az rekonstrukciós egyenletek és a szervo hurok vezérlők optimalizálására, valamint a rendszer jellemzésére összpontosít. teljesítmény mindkét oldalon. Ezután a Dunn AO rendszert 2003 őszén kell üzembe helyezni. A Diffraction Limited Spectro-Polarimeter (DLSP), az a fő tudományos eszköz, amely ki tudja használni a magas rendű AO által biztosított diffrakciós korlátozott képminőség előnyeit, a tervek szerint Az első üzembe helyezés 2003 őszén kezdődik. Az NSO a DLSP-t a Boulder-i Nagymagasági Megfigyelő Intézettel együttműködve fejleszti ki.
Eredeti forrás: NSO sajtóközlemény
