Сегментированное зеркало

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.

Сопоставление размеров главных зеркал. Сегментированные зеркала обычно имеют шестиугольную форму, а сегменты располагают в виде сот.

Применение
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[2][3]. 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[4][5], 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
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.[6]. 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[7][8]. 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[9]. 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
  1. W. Patrick McCray - Giant telescopes - Page 107
  2. Nickerson, Colin. Long time no see (5 November 2007).
  3. Keck telescope science kit fact sheet, Part 1. SCI Space Craft International (2009). Дата обращения: 11 ноября 2009.
  4. Bobra, Monica Godha (September 2005). “The endless mantra: Innovation at the Keck Observatory” (PDF). MIT. Архивировано из оригинала (PDF) 5 June 2011. Дата обращения 11 November 2009. Используется устаревший параметр |url-status= (справка)
  5. 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.
  6. Mirror Segments. Southern African Large Telescope website. SOAA. Дата обращения: 10 мая 2013.
  7. Tests begin on Canaries telescope BBC 14 July 2007
  8. Giant telescope begins scouring space 14 July 2007
  9. "Six JWST Mirror Segments to Begin Cryogenic Tests" news.softpedia.com 14 April 2011
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.