Статья про телескоп с адаптивным зеркалом

[библиограф]

 Хотя тема про самодельный телескоп с адаптивной оптикой уже закрыта,
выкладываю статью из журнала "Оптико-механическая промышленность"
№11 за 1985 про экспериментальный телескоп АСТ-1200.
Как с ней поступить далее - присовокупить к существующей теме или как -
на усмотрение Модератора.

[ДимСаныч]

Ладно, пусть пока будет. Как только скатится в оффтоп и флуд, беспощадно почищу и снесу в закрытую перед ней.

[d_w]

Жаль, что размер картинки такой маленький. Тяжело читать...

[Gleb1964]

библиограф, спасибо за статью.
В общем понятно, они пытались совмещать изображения 6-ти зеркал используя в качестве базы центральное зеркало, точнее кольцевой обрезок от него. Этакая система активной оптики с коррекцией раз в 10с-30с используя лазер и систему призм. Совмещали они только угловое рассогласование, фазирования зеркал не производилось, что могло приводить к весьма странным эффектам, по моему пониманию. Максимальное разрешение системы без фазирования, с условием даже идеального совмещения элементов, ограничивалось разрешением, соответствующему одиночному элементу зеркала. В реальных условиях турбулентности систему раскачивало и разрешение снижалось.
Яркость изображений элементов суммировалась. Хотя здесь не все так просто, по моему разумению. Если там неконтролируемая фаза между сегментами, то там может быть и так, что сегменты могут оказаться и в фазе и в противофазе, тогда яркость может даже и упасть. Расхождения по фазе между сегментами явно небольшие, в пределах когерентности, т.е. могут быть интерференционные эффекты, а не просто сложение яркостей. Ну, может турбулентность атмосферы помогает сглаживать.
Систему архисложно юстировать и настраивать. Такая система будет чувствительна к перепадам температур, не выносит градиентов температур в трипельпризмах, что они используют (призмы типа уголкового отражателя). Нужно калибровать исполнительные механизмы, что двигают зеркало по сигналу рассогласованию.
Нынешние активные и адаптивные системы восстанавливают топографию зеркала с помощью анализа волнового фронта от опорной звезды или по искуственной лазерной опорной звезде

[ekvi]

Не могу удержаться от дилетантского комментария и повторить свою прежнюю ересь...

 Ведь весь многозеркальный "огород" городят чего ради?
1. Собрать много света и увидеть слабый объект.
2. Разнести элементы на как можно большее расстояние, чтобы, увеличив плечо, увидеть подробнее.

С первой целью все понятно.

А вот по второй, как мне представляется, уже давно существуют средства для простого решения.
Разносим на N-метров два телескопа Ф100мм с одинаковым фокусным расстоянием (не критичное требование); в фокусе каждого телескопа устанавливаем по идентичной веб-камере и включаем их одновременно (это - принципиально).
После съемки производим программную калибровку снимков, согласование направлений и фазировку принятых сигналов.
Поскольку пиксели матриц аналогичны палочкам-колбочкам сетчатки глаза, то бинокулярный эффект от двух малых телескопов непременно должен сработать.
Вы прикиньте, чем объяснить остроту зрения у орла, как не бинокулярным эффектом, т.е. определением величины рассогласования двух изображений в его зрительном центре?

[xmk]

Не могу удержаться от дилетантского комментария и повторить свою прежнюю ересь...

 Ведь весь многозеркальный "огород" городят чего ради?
1. Собрать много света и увидеть слабый объект.
2. Разнести элементы на как можно большее расстояние, чтобы, увеличив плечо, увидеть подробнее.

С первой целью все понятно.

А вот по второй, как мне представляется, уже давно существуют средства для простого решения.
Разносим на N-метров два телескопа Ф100мм с одинаковым фокусным расстоянием (не критичное требование); в фокусе каждого телескопа устанавливаем по идентичной веб-камере и включаем их одновременно (это - принципиально).
После съемки производим программную калибровку снимков, согласование направлений и фазировку принятых сигналов.
Поскольку пиксели матриц аналогичны палочкам-колбочкам сетчатки глаза, то бинокулярный эффект от двух малых телескопов непременно должен сработать.
Вы прикиньте, чем объяснить остроту зрения у орла, как не бинокулярным эффектом, т.е. определением величины рассогласования двух изображений в его зрительном центре?

Не .... Чтобы атмосферную колбасню побороть на больших увеличениях, которые получить не есть технически сложно

[Gleb1964]

в описанном выше телескопе собирают больше света, но разрешение повысить нельзя принципиально. Даже при идеальном угловом сведении нефазированных сегментов, изображение имеет минимальный размер, соответствующий разрешению одного отдельного сегмента. В реальности дело обстоит хуже, о чем они и пишут - турбулентность заставляет изображения отдельных сегментов "плясать" и раскачивает систему сведения сегментов. В итоге, изображение расплывается.
Разнесение двух телескопов на N-метров с отдельными фотоприемниками повышения разрешения не даст - при приеме будет потеряна фаза сигнала (если это не радиотелескопы- там отдельная история), интерферометрии не получится.
Для больших зеркал - более 8 метров, гораздо целесообразнее применят многосегментные зеркала в комбинации с активной оптикой. У таких зеркал отношение диаметр-толщина достигнуто 40-50, а можно гораздо больше. Но там сегменты зеркал сводят в единый волновой фронт с высокой точностью, получая дифракционное качество со всего размера зеркала. При этом используют активное зеркало с актюаторами, которое локально гнут или смещают-наклоняют его сегменты. Гибкое зеркало устанавливают в промежуточном изображении входного зрачка (изображении главного зеркала) и оно намного меньше по размеру главного сегментного зеркала. Сегменты главного зеркала можно удерживать при этом с микронной точностью, а остаточные деформации волнового фронта компенсировать до 1/8 волны и лучше с помощью гибкого активного зеркала, используя анализаторы волнового фронта.
В итоге улучшается и собирающая способность и разрешение. Адаптивная оптика, работающая на частотах 100Г и выше, способна компенсировать не только деформации оптики телескопа, но и атмосферные деформации волнового фронта.

[Belousov Vladimir]

Хотя тема про самодельный телескоп с адаптивной оптикой уже закрыта

Вообще-то там активная(не адаптивная!) оптика на начальном этапе проекта не предлагалась.

[Belousov Vladimir]

экспериментальный телескоп АСТ-1200

Этот телескоп?
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,76807.msg1293705.html#msg1293705
Только в статье сплошная труба,а на фото-ферма.

[Belousov Vladimir]

Ведь весь многозеркальный "огород" городят чего ради?
1. Собрать много света и увидеть слабый объект.
2. Разнести элементы на как можно большее расстояние

3.И в  любительских условиях главное- единственная возможность сделать зеркало очень большого диаметра.

[ysdanko]

Не .... Чтобы атмосферную колбасню побороть на больших увеличениях, которые получить не есть технически сложно

За исключением того, что для управления гибким зеркалом необходима такая "мелочь", как суперкомп со 100-300 процессорами, да еще и работающий в реальном времени...
http://www.istu.ru/nauchnaya-rabota/jurnal-inzhenernij-neomir/viewdownload/3-public/634-k-v-shishakov-sovremennye-opticheskie-teleskopy-chast1-raschety-i-proektirovanie-teleskopicheskikh-sistem-v-kompyuternoj-programme-zemax

[Serj]

За исключением того, что для управления гибким зеркалом необходима такая "мелочь", как суперкомп со 100-300 процессорами, да еще и работающий в реальном времени...

Скока-Скока?? Прикинте сами: захватить изображение с небольшим разрешением, найти отклонения 20-100 спотов, решить несколько матриц и сплюнуть сотню байт контроллеру зеркала. Ваше утверждение было бы спорно и на заре появления АО, а уж сегодня полный абзац.

[Gleb1964]

посмотрел, что можно готового найти. к примеру - берете готовый набор адаптивной оптики от Thorlabs, включая датчик волнового фронта Шак-Хартмана, гибкое деформируемое зеркало, все программное обеспечение. По ценнику уложиться можно в цену нового авто 15-30 тыс евро.
С таким набором уже можно пытаться компенсировать не только гнутие большого главного зеркала, но и даже атмосферные возмущения, если, конечно(!), света опорной звезды хватит. Зато главное зеркало можно сделать большим и тонким или даже составным. Единственно, максимальная деформация гибкого зеркала 3.5 мкм, это значит, что сегменты главного зеркала должны быть отклоняться от единой опорной поверхности не более этой величины, а на самом деле меньше, чтобы оставался допуск на компенсацию. Гибкое зеркало совсем маленькое, поэтому изображение главного зеркала надо формировать на нем с большим уменьшением. Часть света от опорной звезды потребуется отвести на датчик волнового фронта светоделителем. Чем слабее звезда, тем меньше коррекционные возможности.
не знаю, насколько такой подход по плечу любителям астрономии

[xmk]

Gleb1964, а вот подскажите, меня всегда интересовало  - диапазон работы адаптивной оптики по высоте объекта над горизонтом. Т.е. одно дело объект в зените - другое дело 10 градусов на горизонте.
Характер нагрузок на ГЗ аболюно иной. Или это все неимеет значения ?

[ysdanko]

За исключением того, что для управления гибким зеркалом необходима такая "мелочь", как суперкомп со 100-300 процессорами, да еще и работающий в реальном времени...

Скока-Скока?? Прикинте сами: захватить изображение с небольшим разрешением, найти отклонения 20-100 спотов, решить несколько матриц и сплюнуть сотню байт контроллеру зеркала. Ваше утверждение было бы спорно и на заре появления АО, а уж сегодня полный абзац.

Вы похоже даже готовыми ссылками не хотите пользоваться. Поэтому полный "абзац" ваши фантазии.

[Gleb1964]

Gleb1964, а вот подскажите, меня всегда интересовало  - диапазон работы адаптивной оптики по высоте объекта над горизонтом. Т.е. одно дело объект в зените - другое дело 10 градусов на горизонте.
Характер нагрузок на ГЗ аболюно иной. Или это все неимеет значения ?

для работы на различных зенитных расстояниях в схему добавляется компенсатор атмосферной рефракции, который может быть, к примеру, на основе вращающихся клиньев, связанных механически в пару. Вращением клиньев в противоположную сторону подбирается величина дисперсии, а вращением всей пары ориентация дисперсии. Разумеется, такая компенсация работает в ограниченном спектральном диапазоне.
что касается деформаций главного зеркала, то здесь надо смотреть по техническим характеристикам каждого конкретного телескопа, до какого зенитного расстояния он расчитан. Встречал цифры для адаптивной оптики о резонности работать до 30 градусов над горизонтом, поскольку ниже будет слишком толстый слой атмосферы, портящей изоборажение. Сама адаптивная оптика должна работать на любых углах, если опорную звезду создать

[d_w]

Вы похоже даже готовыми ссылками не хотите пользоваться. Поэтому полный "абзац" ваши фантазии.

Это, вероятно, неточность трактовки статье. В оригинале звучит так:
"It features a 1.8 mm thick 640mm diameter convex aspheric mirror (manufactured at the Steward Observatory
Mirror Lab), mounted on a 50 mm thick ULE reference body with 336 actuators, as well as a cluster of 168 DSP’s and
associated analog circuitry for position sensing and actuator driving."

Но DSP≠CPU

[kramvalera]

Подобные схемы с адаптивной оптикой бывает делают с применением двух адаптивных зеркал - первое поддерживает размер и положение изображения по центру второго зеркала, а второе работает только на неравномерный изгиб, позволяя искаженному изображению правильно фокусироваться. Как мне объяснили, адаптивные зеркала не умеют одновременно исправлять клин и другие аберрации.
Интересно решена проблема увеличения скорости кадров - камеры "DALSA" имеют матрицу, разделенную на 4 вертикальные зоны и каждая из зон имеет свое сопряжение с компом, передается сигнал с них параллельно, поэтому время кадра и цепь обратной связи с зеркалами достигает всего 1 мс. Перед матрицами камер стояли растры с микролинзами и работа по оценке волнового фронта на адаптивных зеркалах проводилась по методу гартмана - по смещению точек фокусировки для разных зон, всего зон, кажется было 16х16. Никакими особыми свойствами компьютеры с виду не обладали - обычные "4-й пень", правда это все было в самом начале 2000-х; сейчас может что нибудь придумали, что требует многих ядер, не знаю, но то что изображение становилось с качеством отличной точки и при применении древних компов - это я видел своими глазами на мониторе.

[ysdanko]

Но DSP≠CPU

Согласен перевод мог быть и лучше....
Однако это не принципиально. Сигнальный процессор он то же, как бы процессор. Да еще и не известно, сколько ядер DSP содержит каждый из 168 кластеров. Обычно в кластере 2CPU+4DSP....

[d_w]

Но DSP≠CPU

Согласен перевод мог быть и лучше....
Однако это не принципиально. Сигнальный процессор он то же, как бы процессор. Да еще и не известно, сколько ядер DSP содержит каждый из 168 кластеров. Обычно в кластере 2CPU+4DSP....

Я не знаю, про какие кластеры Вы упоминаете, но в оригинале говорится про _один_ кластер из 168 dsp. Причем кластер тут упоминается только как обозначение нескольких  вычислительных единиц, работающих над одной задачей. Из дальнейшего контекста: "a cluster of 168 DSP’s and associated analog circuitry for position sensing and actuator driving." я бы сделал вывод, что это обычные ацп-цап для трансляции цифровых инструкций в аналоговые исполнительные команды. Не более того. Сам расчет выполняет другая вычислительная единица.

Да и  kramvalera вот упоминает, что с схожей задачей успешно справлялся куда менее мощный компьютер, чем суперкомп...