이미지 크레디트 : NSO
새로운 적응 형 광학 시스템은 National Solar Observatory가 훨씬 더 생생한 태양 이미지를 촬영하도록 돕고 있습니다. 새로운 NSO 시스템으로; 그러나 이제 태양 망원경을 4 미터 이상으로 만들 수 있습니다. 이것은 태양 천문학 자들이 태양 자력과 다른 활동의 과정을 더 잘 이해할 수 있도록해야한다.
기존 망원경에 새로운 생명을 불어 넣고 대구경 태양열 망원경의 길을 열어 줄 고급 적응 형 광학 시스템으로 인상적이고 선명한 태양 이미지를 만들 수 있습니다. 이 AO 시스템은 지구의 격동적인 분위기로 인한 흐려짐을 제거하여 태양에서 가장 작은 구조물에 대한 명확한 시야를 제공합니다.
새로운 AO76 시스템 (Adaptive Optics, 76 개의 하위 조리개)은 태양 관측을 위해 설계된 가장 큰 시스템입니다. 최근 NM 선 스팟에있는 National Solar Observatory의 한 팀에 의해 입증 된 바와 같이, AO76은 1998 년 이후 채택 된 AO24 시스템보다 대기 왜곡에 대한 열악한 관찰 조건에서 더 선명한 이미지를 생성합니다.
새로운 AO76 시스템의“처음 표시 등”은 2002 년 12 월에 시작되었으며 2003 년 4 월부터 시스템을 크게 향상시킨 새로운 고속 카메라로 테스트를 시작했습니다.
NSO의 AO 프로젝트 과학자 인 Thomas Rimmele 박사는“2002 년 후반에 프로토 타입을 사용한 최초의 결과가 인상적 이었다면, 우리는 지금 우리가 정말로 놀라운 성과를 낼 것입니다. 이 새로운 시스템이 제공하는 이미지 품질에 매우 만족합니다. 우리가 얻는 이미지는 Dunn Solar Telescope에서 최고의 이미지라고 말할 수 있다고 생각합니다.” 던은 미국 최고의 태양 광 관측 시설 중 하나입니다.
이중 목적 프로그램
새로운 고차 AO 시스템은 두 가지 용도로 사용됩니다. 이를 통해 76cm (30 인치) 던과 같은 기존 태양 망원경이 더 높은 해상도의 이미지를 생성하고 더 넓은 시야 조건에서 과학적 출력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 현재의 망원경이 달성 할 수있는 것보다 높은 해상도에서 볼 수있는 제안 된 4 미터 첨단 기술 태양 망원경 (아래 참조)을 포함하여 차세대 대구경 계기를 사용할 수 있도록 시스템을 확장 할 수있는 능력을 보여줍니다.
태양의 고해상도 관측은 태양 물리학의 뛰어난 문제를 해결하는 데 점점 중요 해지고 있습니다. 플럭스 요소의 물리학 또는 일반적으로 태양 미세 구조를 연구하려면 미세 구조의 분광법 및 편광이 필요합니다. 노출은 전형적으로 약 1 초 길이이고, 분광 / 편광 데이터에서 현재 달성되는 분해능은 전형적으로 1 arc-sec이며, 이는 미세한 태양 구조의 연구에 불충분하다. 또한 이론적 모델은 기존의 태양 망원경의 해상도 한계가 0.2 arc-sec 미만인 구조를 예측합니다. 이러한 작은 규모에서 발생하는 중요한 물리적 프로세스를 연구하려면 0.2 arc-sec 분해능 한계 아래에서 관찰이 필요합니다. AO만이 지상 기반 관측소에서 0.1 arc-sec 이상의 일관된 공간 분해능을 제공 할 수 있습니다.
AO 기술은 컴퓨터와 유연한 광학 구성 요소를 결합하여 천체 이미지에 대한 대기 흐림 효과 ( "보기")의 영향을 줄입니다. Sunspot의 solar AO76 시스템은 Shack-Hartmann 상관 기술을 기반으로합니다. 본질적으로 이것은 들어오는 이미지를 파면 센서 카메라가 보는 서브 어퍼 처의 어레이로 나눕니다. 하나의 하위 조리개가 참조 이미지로 선택됩니다. DSP (Digital Signal Processor)는 참조 이미지와 일치하도록 각 하위 조리개를 조정하는 방법을 계산합니다. 그런 다음 DSP는 97 개의 액츄에이터에 7.7cm (3 인치)의 얇은 변형 가능한 거울의 형태를 변경하여 많은 블러 링을 취소합니다. 또한 DSP는 AO 시스템 앞에 장착 된 틸트 / 팁 미러를 구동하여 대기로 인한 총 이미지 모션을 제거 할 수 있습니다.
더 선명한 이미지를 위해 루프 닫기
NSO의 AO 수석 프로젝트 엔지니어 인 키트 리차드 (Kid Richards)는“천문학 자들이 직면 한 주요 과제는 지구 대기의 영향으로 망원경으로 들어오는 빛을 보정하는 것입니다. “망원경 위에서 온도가 다른 공기가 섞여 매초마다 약 백 번 모양을 바꾸는 고무 렌즈와 같은 분위기를 만듭니다.” 낮에는 태양열 지구 표면에서 관측하는 태양 천문학 자에게는 더 심각하지만 여전히 밤에는 별이 반짝 거리게합니다.
또한 태양 물리학 자들은 대비가 낮은 확장 된 밝은 영역을 연구하려고합니다. 따라서 AO 시스템이 약간 다른 하위 조리개의 동일한 부분을 상호 연관시키고 대기의 모양이 변함에 따라 한 이미지 프레임에서 다음 이미지 프레임으로의 상관 관계를 유지하기가 더 어려워집니다.
(야간 천문학은 수년 동안 다른 기술을 사용했습니다. 레이저는 대기에서 인공 유도 별을 생성하여 천문학자가 대기 왜곡을 측정하고 교정 할 수있게합니다. 이것은 태양을 관찰하는 기기에는 실용적이지 않습니다.)
1998 년 NSO는 태양 관측을위한 하위 AO24 시스템 사용을 개척했습니다. 조리개는 24 개이며 초당 1,200 회 (1,200 Hertz [Hz])를 보정합니다. 이 팀은 2000 년 8 월부터 76 개의 조리개를 사용하여 고차 AO76까지 시스템을 확장하고 2,500Hz의 2 배 빠른 속도로 보정하는 데 주력했습니다. 돌파구는 2002 년 말에 시작되었습니다.
첫째, 12 월 던에서 첫 엔지니어링 작업을 수행하는 동안 새로운 고차 AO 시스템에서 서보 루프가 성공적으로 닫혔습니다. "폐쇄 루프"서보 시스템에서 출력은 입력으로 피드백되고 오류는 0으로 구동됩니다. "개방 루프"시스템은 오류를 감지하고 수정하지만 수정 된 출력은 입력으로 피드백되지 않습니다. 서보 시스템은 모든 오류를 제거하는지 여부를 알 수 없습니다. 이 유형의 시스템은 더 빠르지 만 교정 및 교정을 유지하기가 매우 어렵습니다. 이 시점에서 시스템은 중간 파면 센서로 955Hz에서 작동하는 DALSA 카메라를 사용했습니다. 광학 셋업은 완성되지 않고 예비되지 않았다. “베어 본”소프트웨어가 시스템을 운영했습니다.
고속 파면 센서
이러한 예비 상태 (구성 요소가 시스템으로 함께 작동했음을 보여주기위한 것임)와 평범한 관찰 조건 하에서, 고차 AO 시스템은 인상적인 회절 제한 이미지를 생성했습니다. 수정 된 이미지와 수정되지 않은 이미지의 시간 순서는 새로운 AO 시스템이 낮에 보는 경우와 같이보기가 크게 달라 지더라도 상당히 일관된 고해상도 이미징을 제공함을 보여줍니다.
이 이정표에 이어 팀은 Baja Technology와 NSO의 Richards가 AO 프로젝트 용으로 개발 한 새로운 고속 파면 센서 카메라를 설치했습니다. 초당 2,500 프레임에서 작동하며 DALSA 카메라로 가능한 폐쇄 루프 서보 대역폭의 두 배 이상입니다. Richards는 또한 개선 된 제어 소프트웨어를 구현했습니다. 또한 AO 웨이브 프론트 센서에서 직접 또는 3kHz에서 작동하는 별도의 상관 관계 / 스팟 트래커 시스템에서 팁 / 틸트 보정 미러를 구동하도록 시스템을 업그레이드했습니다.
새로운 고차 AO76은 2003 년 4 월에 처음 테스트되었으며 일반적으로 고해상도 이미지를 배제 할 수있는 더 넓은 범위의 관찰 조건에서 우수한 이미지를 생성하기 시작했습니다. 새로운 고차 AO76은 2003 년 4 월에 처음 테스트되었으며 일반적으로 고해상도 이미지를 배제 할 수있는 더 넓은 범위의 관찰 조건에서 우수한 이미지를 생성하기 시작했습니다. 활성 영역, 입자 화 및 기타 기능의 이미지에서 AO를 사용하여 눈에 띄는 차이를 쉽게 확인할 수 있습니다.
Rimmele는“이것이 더 이상 중요하지 않다고 말하는 것은 아닙니다. “반대로, 이방성 계획과 같은 효과 (상관 목표와 연구하고자하는 영역 사이의 파면 차이)를 보는 것은 여전히 제한 요소입니다. 그러나 중간 정도의보기 만해도 우리는 입자를 고정시키고 우수한 이미지를 기록 할 수 있습니다.”
Advanced Technology Solar Telescope와 같은 대형 장비를 가능하게하려면 고차 AO 시스템을 10 배 이상 1,000 개 이상의 하위 조리개로 확장해야합니다. 그리고 NSO는 이보다 더 복잡한 기술인 다중 결합 AO를 찾고 있습니다. 야간 천문학을 위해 이미 개발 된이 접근법은 간단한 왜곡 렌즈로 취급하기보다는 난류 영역의 3 차원 모델을 구축합니다.
그러나 현재 프로젝트 팀은 Dunn의 광학 설정 완료, Big Bear Solar Observatory에 AO 벤치 설치, 엔지니어링 실행, 재구성 방정식 및 서보 루프 제어 최적화, 시스템 특성 분석에 중점을 둘 것입니다. 두 사이트 모두에서 성능. 그런 다음 Dunn AO 시스템은 2003 년 가을에 가동 될 예정입니다. 고차 AO가 제공하는 회절 제한 이미지 품질을 활용할 수있는 주요 과학 기기 인 DLSP (Diffraction Limited Spectro-Polarimeter)는 예정되어 있습니다. NSO는 볼더에있는 High Altitude Observatory와 공동으로 DLSP를 개발하고있다.
원본 출처 : NSO 뉴스 릴리스
