NEXT: Optică adaptivă multi-adaptivă
Cele mai active sisteme astronomice de optică adaptivă folosesc stele de referință naturale (NGS) pentru măsurători ale fronturilor valurilor. Acest lucru impune restricții stricte în alegerea obiectelor. Dacă un anumit set de obiecte de observații este distribuit uniform pe cer, probabilitatea de a găsi stele adecvate de referință (numită acoperire în cer) poate fi scăzută.
Distanța unghiulară între obiect și steaua de referință nu trebuie să depășească unghiul isoplanatic pentru o anumită distanță între obiect și NGS, rezidual de eroare Wavefront anisoplanatism din cauza poate fi estimată ca
Pe de altă parte, eroarea datorată zgomotului fotonic este invers proporțională cu fluxul de fotoni, care este legat de magnitudinea stelară a m.
Întrebare: Acoperirea cerului de sistemul optic adaptiv la o anumită lungime de undă a fost de 10%. Cum se va îmbunătăți dacă sensibilitatea WFS este crescută de 2,5 ori? Sau dacă utilizați de două ori lungimea de undă?
Întrebare: Care ar fi acoperirea cerului cu optică adaptivă cu stele de referință naturale, dacă toată turbulența a fost concentrată într-un strat subțire de pământ?
Probabilitatea de a găsi o stea de referință este estimată prin combinarea parametrilor opticii adaptive cu modelul distribuției densității stelelor pe cer. Ea scade cu distanța de la Calea Lactee, adică cu creșterea latitudinii galactice (Bahcal și Soneira, ApJ V. 246, p. 122, 1981). Conform acestui model, lângă polul galactic pe grad pătrat există aproximativ 400 de stele cu valori R de la 14,5 la 15,5 sau aproximativ 600 de stele mai luminoase decât R = 15,0. Dacă stelele sunt luate cu o magnitudine mai slabă (mai strălucitoare), atunci numărul de stele din acest interval de mărimi va crește (descrește) la jumătate. Densitatea stelelor la latitudini galactice mici este de cel puțin două ori mai mare decât în jurul polului. Mai multe detalii pot fi văzute în această figură (linii solide, linii cu curse lungi și scurte se referă la planul galactic, latitudinile mijlocii și polul galaxiei).
În banda K (lungime de undă de 2,2 microni), cu o bună calitate a imaginii, acoperirea cerului poate depăși 0,5 în planul galactic. Dar în domeniul optic, acoperirea cerului cu optica adaptivă cu NGS este foarte mică.
Ideea este de a folosi pentru optica adaptivă stelele artificiale de referință laser (LGS), denumite și balize laser. a apărut la sfârșitul anilor 70, dar prima publicație deschisă a fost publicată în 1985. Două tipuri existente de LGS utilizează împrăștierea Rayleigh pe moleculele de aer sau fluorescența atomilor de sodiu din mezosferă. În consecință, ele sunt numite Rayleigh și stele de referință cu laser de sodiu.
După cum vom vedea, LGS nu rezolvă complet problema de a acoperi cerul. Pentru obiectele astronomice slabe sunt necesare expuneri lungi, astfel încât aberațiile înclinate trebuie corectate cu stelele de referință naturale. Deteriorarea suplimentară a opticii adaptive se datorează faptului că LGS este la înălțimea finală, în timp ce obiectele de investigare sunt la infinit (așa-numitul efect de con).
Punctul laser este format la o înălțime finită H deasupra telescopului: H = 10-20 km pentru Rayleigh LGS sau 90 km pentru telescopul de sodiu. Stratul turbulent la o înălțime h va avea un efect diferit asupra razele laserului și ale stelelor naturale. Există trei efecte diferite:
- Turbulențele la o altitudine mai mare decât H nu pot fi măsurate cu ajutorul LGS.
- Nu sunt detectate părțile exterioare ale frontului stelar al undei
- Fronturile valurilor de la laser și stelele naturale au o scară diferită: diametrul fasciculului laser scade cu (1 - h / h) de ori. Astfel, există o "întindere" diferențială a fronturilor valurilor.
Se pare că ultimul factor este cel mai important. Când frontul de undă al unei stele laser este corectat de optica adaptivă, frontul de undă al stelei naturale va avea o eroare reziduală din cauza efectului conului:
Sistemele adaptive de optică sunt complexe. LGS adaugă un plus de complexitate designului și funcționării opticii adaptive. Pe de o parte, LGS îmbunătățește acoperirea cerului și permite observații care altfel nu ar fi posibile. Dar ele dau erori suplimentare (efectul conului, anisoplanatismul înclinat), care conduc la degradarea performanțelor, în comparație cu optica adaptivă cu NGS. Această deteriorare suplimentară depinde foarte mult de nivelul de turbulență la altitudini mari, urmărind astfel profilul turbulențelor, este important pentru funcționarea eficientă a opticii adaptive cu LGS. Alte limitări specifice sunt enumerate mai jos.
- Grinzile laser puternice îndreptate către cer sunt periculoase pentru piloții aeronavelor și pentru sateliți (orbire, deteriorarea echipamentului optic). Pentru operarea LGS de sodiu, este necesar un sistem de detectare a aeronavelor și coordonarea cu centrul de control al zborului spațial.
Concluzii. acoperire Sky sistem optic adaptiv cu steaua de referință naturală poate fi estimată din calitatea imaginii, lungimea de undă și Wavefront sensibilitatea senzorului. acoperire cerul este îmbunătățit în mod semnificativ cu stele de ghidare cu laser, dar în gama de unde scurte, rămâne scăzută din cauza „problemei prelate“ și necesitatea de a găsi o stea de referință natural pentru corectarea înclinării. Eficiența sisteme optice adaptive cu o stea de referință cu laser este deteriorat, de asemenea, datorită efectului de con, ceea ce duce la imposibilitatea utilizării sale pe telescoape mari și cu unde scurte, fără complicații suplimentare, cum ar fi tomografia. Există două tipuri existente de stele cu referință laser - Rayleigh și sodiu. Sunt enumerate principalele probleme care apar în funcționarea sistemelor cu stele cu referință laser.
NEXT: Optică adaptivă multi-adaptivă
Trimiteți-le prietenilor: