Kredit gambar: NSO
Sistem optik adaptif baru membantu Balai Cerap Solar Nasional mengambil gambar Matahari yang lebih jelas. Dengan sistem NSO baru; namun, teleskop solar kini boleh dibina 4 meter dan lebih besar. Ini membolehkan ahli astronomi solar memahami dengan lebih baik proses magnetisme solar dan aktiviti lain.
Imej Matahari yang mengesankan dan tajam dapat dihasilkan dengan sistem optik adaptif canggih yang akan memberi kehidupan baru kepada teleskop yang ada dan membuka jalan untuk generasi teleskop solar berukuran besar. Sistem AO ini menghilangkan kekaburan yang diperkenalkan oleh atmosfera bergelora Bumi dan dengan itu memberikan penglihatan yang jelas mengenai struktur terkecil di Matahari.
Sistem AO76 baru - Adaptive Optics, 76 subapertures - adalah sistem terbesar yang direka untuk pemerhatian solar. Seperti yang ditunjukkan baru-baru ini oleh sebuah pasukan di National Solar Observatory di Sunspot, NM, AO76 menghasilkan gambar yang lebih tajam di bawah keadaan penglihatan yang lebih teruk untuk distorsi atmosfera daripada sistem AO24 yang digunakan sejak tahun 1998.
"Lampu pertama" dengan sistem AO76 baru adalah pada bulan Disember 2002, diikuti oleh ujian yang dimulai pada bulan April 2003 dengan kamera berkelajuan tinggi baru yang secara signifikan meningkatkan sistem.
"Sekiranya hasil pertama pada akhir tahun 2002 dengan prototaipnya mengagumkan," kata Dr Thomas Rimmele, saintis projek AO di NSO, "Saya akan menyebut prestasi yang kita peroleh sekarang sungguh luar biasa. Saya cukup gembira dengan kualiti gambar yang dihasilkan oleh sistem baru ini. Saya percaya adalah adil untuk mengatakan bahawa gambar yang kita dapat adalah gambar terbaik yang pernah dihasilkan oleh Teleskop Solar Dunn. " Dunn adalah salah satu kemudahan pemerhatian solar utama negara.
Program dwi-tujuan
Sistem AO pesanan tinggi baru melayani dua tujuan. Ini akan membolehkan teleskop suria yang ada, seperti Dunn 76-cm (30-inci), untuk menghasilkan gambar beresolusi lebih tinggi dan sangat meningkatkan output ilmiah mereka dalam keadaan melihat yang lebih luas. Ini juga menunjukkan kemampuan untuk meningkatkan sistem untuk memungkinkan generasi baru instrumen bukaan besar, termasuk Teleskop Solar Teknologi Canggih 4 meter yang dicadangkan (lihat di bawah) yang akan melihat pada resolusi yang lebih tinggi daripada teleskop semasa yang dapat dicapai.
Pemerhatian dengan resolusi tinggi terhadap Matahari menjadi semakin penting untuk menyelesaikan banyak masalah luar biasa dalam fizik suria. Mempelajari fizik unsur fluks, atau struktur halus suria pada umumnya, memerlukan spektroskopi dan polarimetri struktur halus. Pendedahan biasanya sekitar 1 saat dan resolusi yang dicapai pada data spektroskopi / polarimetrik biasanya 1 arka-detik, yang tidak mencukupi untuk mengkaji struktur suria halus. Selanjutnya, model teori meramalkan struktur di bawah had resolusi 0.2 arc-sec teleskop suria yang ada. Pemerhatian diperlukan di bawah had resolusi arc-sec 0.2 untuk mengkaji proses fizikal penting yang berlaku pada skala kecil seperti itu. Hanya AO yang dapat memberikan resolusi spasial yang konsisten 0.1 arc-sec atau lebih baik dari observatorium darat.
Teknologi AO menggabungkan komputer dan komponen optik fleksibel untuk mengurangkan kesan pengaburan atmosfera (“melihat”) pada gambar astronomi. Sistem solar AO76 Sunspot didasarkan pada teknik korelasi Shack-Hartmann. Pada dasarnya, ini membahagikan gambar yang masuk ke dalam rangkaian subaperture yang dilihat oleh kamera sensor gelombang depan. Satu subaperture dipilih sebagai gambar rujukan. Pemproses isyarat digital (DSP) mengira cara menyesuaikan setiap subaperture agar sesuai dengan gambar rujukan. DSP kemudian memerintahkan 97 penggerak untuk membentuk semula cermin cacat 7,7 cm (3 inci) yang nipis untuk membatalkan banyak kekaburan. DSP juga dapat menggerakkan cermin miring / hujung, dipasang di depan sistem AO, yang menghilangkan pergerakan gambar kasar yang disebabkan oleh atmosfera.
Menutup gelung untuk gambar yang lebih tajam
"Cabaran utama bagi para astronom adalah membetulkan cahaya yang memasuki teleskop mereka untuk kesan atmosfer Bumi," jelas Kit Richards, jurutera projek utama AO NSO. "Udara dengan suhu yang berbeza bercampur di atas teleskop menjadikan suasana seperti lensa getah yang membentuk semula kira-kira seratus kali setiap saat." Ini lebih parah bagi para astronom suria yang memerhatikan pada waktu siang dengan Matahari memanaskan permukaan Bumi, tetapi masih menyebabkan bintang-bintang berkelip pada waktu malam.
Selanjutnya, ahli fizik suria ingin mengkaji kawasan terang yang luas dengan kontras yang rendah. Itu menjadikannya lebih sukar bagi sistem AO untuk menghubungkan bahagian yang sama dari beberapa subapertur yang sedikit berbeza, dan untuk mengekalkan korelasi dari satu bingkai gambar ke bingkai gambar yang lain ketika suasana berubah bentuk.
(Astronomi pada waktu malam telah menggunakan teknik yang berbeza selama beberapa tahun. Laser menghasilkan bintang panduan buatan di atmosfer, membiarkan ahli astronomi mengukur dan membetulkan gangguan atmosfera. Ini tidak praktikal dengan instrumen yang memerhatikan Matahari.)
Pada tahun 1998 NSO mempelopori penggunaan sistem AO24 pesanan rendah untuk pemerhatian solar. Ia mempunyai 24 bukaan dan mengimbangi 1,200 kali / saat (1,200 Hertz [Hz]). Sejak Ogos 2000, pasukan ini fokus untuk meningkatkan sistem hingga AO76 yang tinggi dengan 76 bukaan dan membetulkan dua kali lebih cepat, 2,500 Hz. Kejayaan ini bermula pada akhir tahun 2002.
Pertama, gelung servo berjaya ditutup pada sistem AO pesanan tinggi baru semasa kejuruteraan pertamanya di Dunn pada bulan Disember. Dalam sistem servo "loop tertutup" output diumpankan kembali ke input dan kesalahan didorong ke 0. Sistem "loop terbuka" mengesan kesalahan dan membuat pembetulan tetapi output yang diperbetulkan tidak dimasukkan kembali ke input. Sistem servo tidak tahu sama ada menghapus semua kesalahan atau tidak. Jenis sistem ini lebih pantas tetapi sukar dikalibrasi dan dikalibrasi. Pada titik ini sistem menggunakan kamera DALSA, yang beroperasi pada 955 Hz, sebagai sensor muka gelombang sementara. Persediaan optik belum selesai dan awal; Perisian "bare-bone" mengendalikan sistem.
Sensor muka gelombang berkelajuan tinggi
Walaupun dalam keadaan awal ini - bertujuan untuk menunjukkan bahawa komponen-komponen tersebut berfungsi bersama-sama sebagai sistem - dan dalam keadaan melihat yang biasa-biasa saja, sistem AO pesanan tinggi menghasilkan gambar yang terhad dan difraksi. Urutan waktu gambar yang diperbetulkan dan tidak diperbetulkan menunjukkan bahawa sistem AO baru memberikan pencitraan resolusi tinggi yang cukup konsisten walaupun penglihatannya berbeza-beza, seperti biasa untuk melihat pada waktu siang.
Mengikuti kejayaan ini, pasukan memasang kamera sensor gelombang depan berkelajuan tinggi baru yang dibangunkan untuk projek AO oleh Baja Technology dan NSO's Richards. Ia beroperasi pada 2.500 bingkai / saat, yang lebih dari dua kali ganda lebar jalur servo gelung tertutup mungkin dengan kamera DALSA. Richards juga melaksanakan perisian kawalan yang lebih baik. Di samping itu, sistem ini ditingkatkan untuk menggerakkan cermin pembetulan hujung / kecondongan sama ada secara langsung dari sensor muka gelombang AO atau dari sistem korelasi / pengesan tempat yang berasingan yang beroperasi pada 3 kHz.
AO76 pesanan tinggi baru pertama kali diuji pada bulan April 2003 dan segera mula menghasilkan gambar yang sangat baik di bawah keadaan melihat yang lebih luas yang biasanya akan menghalang gambar beresolusi tinggi. AO76 pesanan tinggi baru pertama kali diuji pada bulan April 2003 dan segera mula menghasilkan gambar yang sangat baik di bawah keadaan melihat yang lebih luas yang biasanya akan menghalang gambar beresolusi tinggi. Perbezaan ketara dengan AO berbanding lawan mudah dilihat pada gambar kawasan aktif, granulasi, dan ciri lain.
"Itu bukan untuk mengatakan bahawa melihat tidak menjadi masalah lagi," kata Rimmele. “Sebaliknya, melihat kesan seperti anisoplanatism - perbezaan muka gelombang antara sasaran korelasi dan bidang yang ingin kita kaji - masih menjadi faktor pembatas. Tetapi dalam pertimbangan yang baik, kita dapat mengunci butiran dan merakam gambar yang sangat baik. "
Untuk memungkinkan instrumen besar seperti Teleskop Suria Teknologi Lanjutan, sistem AO pesanan tinggi harus ditingkatkan lebih dari sepuluh kali ganda hingga sekurang-kurangnya 1.000 subapertur. Dan NSO mencari teknik yang lebih kompleks, multiconjugate AO. Pendekatan ini, yang telah dikembangkan untuk astronomi pada waktu malam, membangun model tiga dimensi dari kawasan bergolak daripada memperlakukannya sebagai lensa yang memutarbelitkan sederhana.
Walau bagaimanapun, buat masa ini, pasukan projek akan menumpukan pada penyelesaian persediaan optik di Dunn, pemasangan bangku AO di Big Bear Solar Observatory diikuti dengan jalan kejuruteraan, pengoptimuman persamaan pembinaan semula dan kawalan gelung servo, dan pencirian sistem prestasi di kedua-dua laman web. Kemudian, sistem Dunn AO akan mula beroperasi pada musim gugur tahun 2003. Diffactions Limited Spectro-Polarimeter (DLSP), instrumen sains utama yang dapat memanfaatkan kualiti gambar terhad difraksi yang disampaikan oleh AO pesanan tinggi, dijadualkan untuk pentauliahan pertama dijalankan pada musim gugur tahun 2003. NSO sedang mengembangkan DLSP bekerjasama dengan Observatorium Ketinggian Tinggi di Boulder.
Sumber Asal: Siaran Berita NSO
