Мечты о гигантском телескопе с синтезированной апертурой

[Belousov Vladimir]

При применении одинаковых сферических зеркал (проще изготовить) будет люто возрастать сферическая аберрация,

Не должна,это ведь по определению апланат.Сферическая исправлена,по крайней мере третьего порядка.Интересно бы посчитать аберрации для какого-либо конкретного примера.

[Belousov Vladimir]

придется "слесарить" по круче

Слесарить я способен.   Хочется знать мнения за и против.

[Belousov Vladimir]

Сегодня запрещают мечтать о составном зеркале.

Вот-вот.Я мечтаю вообще о целой обсерватории.

[Belousov Vladimir]

уже давно существуют, работающие системы.

Кстати да,интересно какие допуски положения зеркал в действующих системах.Ну не могут там быть доли микрометра,такое невозможно осуществить механически.

[Алексей Юдин]

уже давно существуют, работающие системы.

Кстати да,интересно какие допуски положения зеркал в действующих системах.Ну не могут там быть доли микрометра,такое невозможно осуществить механически.

Однако, осуществляют - см. например обширные публикации по Кеку. Сейчас вообще все крупные телескопы активные, со следящими системами на юстировках.

[Андрей Лёвин]

уже давно существуют, работающие системы.

Кстати да,интересно какие допуски положения зеркал в действующих системах.Ну не могут там быть доли микрометра,такое невозможно осуществить механически.

Как это не могут? Чтобы не было деформации волнового фронта выше допустимой величины в доли длины световой волны, нужно, чтобы все зеркала являлись продолжением одной общей поверхности именно с такой точностью. Я вот тут смотрю статью Дж.Габора 90-х годов, где ещё только изучаются проблемы строительства сегментированных зеркал, и читаю, что «Для сохранения когерентного волнового фронта смещения соседних сегментов (речь о сегментах размером 1,4м 10-метрового зекала f/2) не должны превышать 50 нм». Пропорциональное уменьшение габаритов не облегчит ситуацию по допускам, разве что в плане упрощения реализации.

[Грехов Михаил]

Слесарить я способен.   Хочется знать мнения за и против.

Тут одной слесаркой не обойдёшься. По каждым зеркалом придётся делать весьма точные актуаторы, которые будут при помощи электрических импульсов "шевелить формой" ГЗ. А импульсы должны вырабатываться компьютером с хорошим быстродействием.

При этом часть света с телескопа отбирается световым кубиком и поступает в ПЗС для анализа по типу теста Родье. ПЗС передаёт сигнал на компьютер, компьютер довольно часто (наверное порядка 100 раз в секунду) вырабатывает команды актуаторам, которые гнут ГЗ.  При этом важно, чтобы довольно яркая звезда по которой производится анализ находилась в центре поля зрения.

В телескопах используют довольно мощный жёлтый лазер, который на высоте 90 км зажигает такую вот натриевую звезду, так как в атмосфере на этой высоте есть атомы натрия.

Так что помимо слесарки придётся разработать всю систему, отладить время отклика, праметры устойчивости, разработать софт для регулирования, купить контроллеры для управления актуаторами и т.п. Всё настроить как механически, так и электрически и оптически. Где-то лазер надыбать с высокой стабильностью (наверное полупроводниковый не потянет)+ ещё всё остальное иметь.

И все эти причендалы вполне возможно окажутся совсем нетранспортабельными, ибо такой телескоп нельзя разбирать, так как потом сложно всё настраивать. Выливается всё это дело в дорогую обсерваторию со всеми вытекающими. 

[knoleg]

«Для сохранения когерентного волнового фронта смещения соседних сегментов (речь о сегментах размером 1,4м 10-метрового зекала f/2) не должны превышать 50 нм». Пропорциональное уменьшение габаритов не облегчит ситуацию по допускам, разве что в плане упрощения реализации.

Вот! Многое зависит от ТЗ.
 F/2 оно и в Африке F/2. Даже изготовить одно зеркало 20-25 см такой светосилы - проблема. А тут подогнать несколько зеркал.
Вообще-то как мечта такой телескоп вполне подходит. Проблему можно (хотя бы чисто теоретически) решить - увеличить фокусное расстояние - попутно уменьшатся проблемы со сферичкой, но существенно возрастут габариты. Для 1/5 допуск (по тому же Максутову) уже будет около 0,1 мм.
Плюс, раз уж апланат, основной напряг будет с корректором (вторичным зеркалом, т.к. мениск ИМХО мало реален в любительских условиях).

[Belousov Vladimir]

Для 1/5 допуск (по тому же Максутову) уже будет около 0,1 мм.

Такой ответ меня радует.Я об этом и писал в начале.
В ответах выше говорилось об асферических зеркалах,а у нас сфера.Возможно,это проще.
Насчёт сложности изготовления зеркал 1:2-да,очень сложно.Но у нас сфера,её можно сделать любую,хоть 1:1.

[Андрей Лёвин]

Для 1/5 допуск (по тому же Максутову) уже будет около 0,1 мм.

А что, зеркало с меньшей светосилой требует менее точной поверхности? Один пень позиционировать их все надо с точностью долей длины волны.

[kryptonik]

Сделать разгрузку одиночного зеркала на 3-6-9 и т.д. точек очень несложно. Требования к жесткости конструкции умеренные. А два зеркала можно хотя бы теоретически выставить только на очень жестком основании. Что это за основание может быть в любительском исполнении?

[Грехов Михаил]

Насчёт сложности изготовления зеркал 1:2-да,очень сложно.Но у нас сфера,её можно сделать любую,хоть 1:1.

И как вы будете при таком относительном лютейшую сферичку исправлять? Да ещё на составном ГЗ?  А ещё при таком относительном резко увеличиваются требования на юстировку системы.

[Vladstar]

В ответах выше говорилось об асферических зеркалах,а у нас сфера.Возможно,это проще.
Насчёт сложности изготовления зеркал 1:2-да,очень сложно.Но у нас сфера,её можно сделать любую,хоть 1:1.

Уже говорилось, что только со сферическими не получится. Разговор в этом направлении тупиковый. Далее ИМХО.У Сикорука есть формула, где вычисляется точность определения (позиционирования) зон при теневых испытаниях в зависимости от параметров зеркала. Вот такого размера и д.б. сферические зеркала, а это миллиметры. А смысл их такими делать?

[knoleg]

Для 1/5 допуск (по тому же Максутову) уже будет около 0,1 мм.

А что, зеркало с меньшей светосилой требует менее точной поверхности? Один пень позиционировать их все надо с точностью долей длины волны.

Может так, а может и нет. Тут просматривается один более-менее реальный выход - взять три сферических зеркала диаметром 100 с отн. фокусным 1/6, собрать оправу (почему-то видится околосферический "тазик" кривизной равной радиус кривизны зеркала+ толщина зеркала с оправой), собрать ньютоновскую (для начала) схему, отъюстировать каждое зеркало по-отдельности, а потом посмотреть общую картинку, попытаться сделать её "нормальной" (каждое зеркало по-отдельности должно дать, по-идее, качество не ниже л/4) и оценить степень муторности процесса.

[knoleg]

Уже говорилось, что только со сферическими не получится. Разговор в этом направлении тупиковый.

А как же максутовские схемы? Там ведь зеркала сферические? Ведь предполагается корректор.
Какая тогда разница какого размера главное зеркало?
Взять для примера брахиты - там тоже нужна асферика, однако же комрад Кутер смог сделать его на сферических зеркалах, правда за счёт значительного увеличения относительного фокусного расстояния.

[Belousov Vladimir]

нетранспортабельными, ибо такой телескоп нельзя разбирать

Конечно,должен быть только стационарным,это понятно.

[Андрей Лёвин]

Может так, а может и нет.

Иллюстрация к тому, что "может быть и нет". Если не составить зеркала с точностью долей волны, то получим эквивалент сплошного зеркала с подобной поверхностью. И как оно по Вашему будет показывать? Это если наклонами отдельных сегментов пренебречь.

[Belousov Vladimir]

взять три сферических зеркала диаметром 100 с отн. фокусным 1/6, собрать оправу (почему-то видится околосферический "тазик" кривизной равной радиус кривизны зеркала+ толщина зеркала с оправой), собрать ньютоновскую (для начала) схему,

Почти так.Это и будет первый этап,который я указал в начале-опробовать саму идею. Одно "но".Пробовать нужно в сборе со вторичным зеркалом.Без него будет"лютая сферическая аберрация",о которой говорилось чуть выше,видимо,спутали с одиночным параболическим или сферическим зеркалом.
Это компенсационный принцип Максутова-каждое зеркало по отдельности не исправлено по аберрациям,а в сборе они дают апланат.

[Belousov Vladimir]

Если не составить зеркала с точностью долей волны, то получим эквивалент сплошного зеркала с подобной поверхностью.

Да,самый проблемный вопрос.
Однако,напоминаю,зеркало сферическое.Для юстировки нужен только поворот и продольное перемещение,которое выражается величинами из таблицы в ответе 3.
Получается,указанной величины достаточно для получения качественного изображения?Не очень понятно,получается, что энергия концентрируется в достаточно малый кружок,а как тогда выглядит дифракционная картина.Или может быть,для фотографирования она нам не важна?

[Алексей Юдин]

Дифракционную картину считайте в лоб - в Земаксе моделите телескоп в НСЦ и смотрите когерентную совещённость на детекторе - и никаких вопросов на форуме не понадобится!